Brevet FR2762054A1 — publié le 19981016

La présente invention est relative à un jonc fendu métallique pour joint verrouillé entre éléments de canalisation, notamment entre tuyaux, ainsi qu'à un joint verrouillé entre éléments de canalisation compor- tant un tel jonc. Les éléments de canalisation en question peu- vent être non seulement des tuyaux, mais également des accessoires de canalisations tels que des éléments de robinetterie. Dans ce qui suit, on supposera qu'il s'agit de tuyaux. Un joint verrouillé entre tuyaux est un as- semblage étanche capable de résister aux efforts de dé- boîtement qui se développent lors de la mise en pres- sion de la canalisation. Un joint verrouillé comprend typiquement un emboîtement d'un premier tuyau, un bout uni d'un second tuyau enfoncé dans cet emboîtement avec interposition d'une garniture d'étanchéité annulaire, un relief solidaire du bout uni, un jonc de ver- rouillage fendu disposé autour du bout uni, juste der- rière ledit relief, et une surface d'appui arrière du jonc, solidaire de l'emboîtement. La surface d'appui arrière du jonc fendu peut appartenir à une contrebride rapportée à l'entrée de l'emboîtement. Dans ce cas, le montage du joint néces- site simplement, de la part du jonc, une capacité d'ou- verture ou d'expansion lui permettant de franchir le relief du bout uni. Dans d'autres configurations, au contraire, la surface d'appui arrière appartient à l'emboîtement lui-même et se trouve devant une colle- rette d'entrée de ce dernier. Le jonc fendu doit alors pouvoir, en outre, être contracté suffisamment pour franchir la collerette d'entrée de l'emboîtement. Lorsque le diamètre des tuyaux est grand, par exemple supérieur ou égal à 400 mm, le jonc fendu peut être métallique, car la déformabilité élastique requise est obtenue naturellement avec les sections usuelles. En revanche, pour les petits diamètres ( tels que les plastomères. Cependant, un jonc de verrouillage en maté- riau plastique, s'il est aisément déformable, présente l'inconvénient d'être peu performant en tenue à la pression, lorsque la canalisation est en service. L'invention a pour but de fournir un jonc fendu métallique utilisable dans toutes les configura- tions des joints verrouillés et dans une gamme étendue de diamètres des éléments de canalisation. A cet effet, l'invention a pour objet un jonc fendu métallique pour joint verrouillé entre éléments de canalisation, notamment entre tuyaux, caractérisé en ce qu'il comporte sur le pourtour d'au moins une face au moins un évidement adapté(s) pour permettre la con- traction et l'expansion du jonc nécessaires au montage du joint. Le jonc fendu suivant l'invention peut com- porter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - le ou les évidements sont ménagés unique- ment dans une face radialement extérieure ou inté- rieure, de préférence dans la face radialement exté- rieure, du jonc; - le ou les évidements sont ménagés unique- ment dans une face d'extrémité axiale, de préférence dans la face arrière, du jonc; - le jonc comporte une série d'évide- ments ménagés dans chacune de deux faces opposées, les deux séries d'évidements étant de préférence décalées circonférentiellement l'une par rapport à l'autre; - le jonc comprend au moins un évidement mé- nagé dans une face radialement extérieure ou intérieure du jonc, et au moins un autre évidement ménagé dans une face d'extrémité axiale du jonc; - au moins un évidement s'étend dans une face radialement extérieure ou intérieure et dans une face d'extrémité axiale du jonc, notamment dans la face ra- dialement extérieure et dans la face arrière du jonc; - le jonc comprend au moins un premier évide- ment situé dans la région diamétralement opposée à la fente du jonc ou au voisinage de cette région, et au moins un second évidement voisin de la fente et ayant une profondeur supérieure à celle dudit premier évide- ment; - l'emplacement du jonc diamétralement opposé à la fente est dépourvu d'évidement; - le jonc comporte une série d'évidements dont la profondeur décroît progressivement de la région de la fente à la région diamétralement opposée; - la profondeur des évidements varie d'une part dans le sens radial, d'autre part dans le sens axial. L'invention a également pour objet un joint verrouillé entre éléments de canalisation, notamment entre tuyaux, du type comprenant un emboîtement d'un premier élément de canalisation, un bout uni d'un se- cond tuyau enfoncé dans cet emboîtement avec interposi- tion d'une garniture d'étanchéité annulaire, un relief solidaire du bout uni, un jonc de verrouillage métalli- que fendu disposé autour du bout uni, juste derrière ledit relief, et une surface d'appui arrière du jonc solidaire de l'emboîtement, caractérisé en ce que le jonc fendu est tel que défini ci-dessus. Des exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins an- nexés, sur lesquels: - la Figure 1 est une demi-vue en coupe lon- gitudinale d'un joint verrouillé suivant l'invention; - la Figure 2 est une vue schématique de face du jonc de verrouillage de ce joint; - la Figure 3 est une vue schématique par- tielle, suivant la flèche 3 de la Figure 2, illustrant la contraction du jonc pour son introduction dans l'em- boîtement; - la Figure 4 est une vue analogue à la Fi- gure 3, illustrant l'expansion du jonc avant introduc- tion du bout uni dans l'emboîtement; - la Figure 5 est une vue en perspective d'une variante du jonc des Figures 2 à 4; - la Figure 6 est une vue analogue à la Fi- gure 2 d'un autre mode de réalisation du jonc de ver- rouillage de l'invention; - la Figure 7 est une vue schématique de côté du jonc de la Figure 6; - la Figure 8 est une vue de face d'un troi- sième mode de réalisation du jonc de verrouillage sui- vant l'invention; - la Figure 9 est une vue de côté du jonc de la Figure 8; - la Figure 10 est une vue prise en coupe suivant la ligne 10-10 de la Figure 8; et - la Figure 11 est une vue partielle prise suivant la flèche 11 de la Figure 8. Le joint verrouillé représenté sur la Figure 1 est du type décrit dans le FR-A-2 505 014 au nom de la Demanderesse, à l'exception de la constitution du jonc de verrouillage. Il comprend un bout uni 1 appar- tenant à un premier tuyau 2 d'une canalisation, un em- boîtement 3 appartenant à un second tuyau 4 de la cana- lisation, une garniture d'étanchéité 5 à compression radiale, un cordon de soudure 6 (ou, en variante, un relief de butée venu de fonderie) entourant au moins partiellement le bout uni et contenu dans un plan transversal de celui-ci, et un jonc de verrouillage 7. Les deux tuyaux 2 et 4 sont en fonte à graphite lamel- laire ou sphéroidal, le jonc 7 est métallique, par exemple également en fonte à graphite lamellaire ou sphéroïdal, et la garniture 5 est en élastomère. Les deux tuyaux ont été représentés parfaitement alignés suivant un axe commun X-X. D'arrière en avant, c'est-à-dire à partir de son entrée, l'emboîtement présente intérieurement: une collerette d'entrée 8 de diamètre nettement supérieur à celui du bout uni; une cavité de verrouillage qui défi- nit une surface d'appui arrière bombée 9, cette surface se raccordant par un arrondi 10 à une paroi avant plane et transversale 11 de la cavité; une collerette 12 de guidage du bout uni; une cavité 13 de logement et de retenue de la garniture 5; et un chambrage final 14 re- cevant l'extrémité du bout uni. Le jonc de verrouillage 7 est un anneau fendu dont la section courante à une forme générale trapézoï- dale, avec une surface radialement intérieure 15 cylin- drique, éventuellement dentée ou moletée comme repré- senté sur la Figure 1, une surface radialement exté- rieure 16 de forme bombée; une petite face arrière plane et transversale 17; et une grande face avant plane et transversale 18. En service, comme représenté, la face avant 18 est appliquée contre le cordon de sou- dure 6 et la face extérieure 16 est appliquée sur la surface 9, ce qui autorise un débattement angulaire en- tre les deux tuyaux. Dans le mode de réalisation de la Figure 2, le jonc fendu 7 présente sur son pourtour une série d'encoches radiales 19 de même largeur ménagées dans la surface 16. Chaque encoche a des génératrices parallè- les à l'axe X-X et débouche sur les deux faces 17 et 18. Dans cet exemple, les encoches sont à peu près ré- gulièrement réparties sur la circonférence, à l'excep- tion de la région 20 du jonc diamétralement opposée à sa fente 21, cette région 20 étant dépourvue d'encoche. La présence des encoches 19 augmente considé- rablement la souplesse circonférentielle du jonc dans la région de la fente 21, tout en permettant au jonc de conserver une capacité élevée de résistance aux efforts axiaux lorsque la canalisation est en service. Ainsi, pour introduire le jonc dans l'emboîtement, on utilise, comme il est bien connu dans la technique, un levier 22 muni de deux picots 23, représenté en traits mixtes sur les Figures 2 et 3. On introduit les deux picots dans des orifices radiaux correspondants 24 prévus de part et d'autre de la fente 21, et on fait tourner le levier autour de l'axe radial Y-Y de cette fente (flèche F des Figures 2 et 3). On amène ainsi les deux extrémités du jonc l'une à côté de l'autre (Figure 3). Cette opéra- tion réduit suffisamment le diamètre extérieur du jonc pour qu'il puisse franchir la collerette d'entrée 8 au début du montage du joint. Puis on retire l'outil 22 et, au moyen d'un autre outil classique non représenté, on écarte l'une de l'autre les deux extrémités du jonc, et on dispose entre elles une cale 25 (Figure 4). Le diamètre inté- rieur du jonc est alors supérieur au diamètre extérieur du cordon de soudure 6, ce qui permet d'introduire le bout uni dans l'emboîtement à travers la collerette 8, le jonc expansé, la collerette 12 et la garniture 5, en comprimant radialement celle-ci. Le cordon de soudure 6 se trouve alors dans la cavité d'entrée de l'emboîte- ment, en avant du jonc 7. Enfin, on retire la cale 25, de sorte que le jonc se contracte élastiquement et enserre le bout uni, et on fait reculer ce dernier pour que le jonc s'appli- que par sa face 16 contre la surface 9 de l'emboîte- ment, puis, en glissant sur le bout uni, par sa face avant 18 contre le cordon de soudure. Le montage du joint est alors terminé. En variante (Figure 5), la profondeur des en- coches 19 peut décroître progressivement de la région de la fente 21 à la région 20 diamétralement opposée. Ceci permet d'égaliser sensiblement, sur tout le pour- tour du jonc, les contraintes subies par le métal de celui-ci lors des déformations décrites ci-dessus. En variante également, les encoches 19 peu- vent être prévues dans la face intérieure 15 du jonc, ou bien à la fois dans les faces 15 et 16, auquel cas elles sont de préférence alternées circonférentielle- ment. Si, pour un diamètre donné, le jonc a une épaisseur axiale importante, la présence des seules en- coches radiales 19 peut permettre d'expanser ou de re- fermer la fente 21. Ceci suffit lorsque la surface d'appui arrière du jonc fendu appartient à une contre- bride rapportée à l'entrée de l'emboîtement, mais ne permet pas d'atteindre la position déformée en tort sion/flexion de la Figure 3, nécessaire pour introduire le jonc dans l'emboîtement comme à la Figure 1. Dans ce cas, pour atteindre la position de la Figure 3, on peut utiliser le jonc fendu des Figures 6 et 7, qui diffère du précédent par le fait que les en- coches 19A sont des encoches axiales ou frontales ména- gées dans une face d'extrémité du jonc, de préférence dans la face arrière 17 comme représenté. De plus, les encoches sont régulièrement réparties sur tout le pour- tour, y compris dans la région 20. Toutefois, aucune encoche ne se trouve à l'emplacement diamétralement op- posé à la fente 21. Ces encoches 19A, à génératrices sensiblement radiales, débouchent radialement sur les surfaces 15 et 16. Les encoches 19A augmentent considérablement la souplesse en torsion/flexion du jonc, tout en lui permettant de conserver une résistance élevée aux ef- forts axiaux lorsque la canalisation est en service. Comme précédemment et comme représenté à la Figure 7, la profondeur des encoches peut décroître progressivement de la région 21 à la région 20, pour homogénéiser les contraintes. En variante ou en supplément, des encoches 19A peuvent être prévues dans la face avant 18 du jonc, avec éventuellement le décalage circonférentiel men- tionné plus haut. On comprend que, pour un diamètre donné, si l'épaisseur radiale du jonc est faible, la présence d'encoches axiales ou frontales 19A peut suffir à at- teindre la position contractée de la Figure 3. Cepen- dant, dans le cas contraire, il est nécessaire de dis- poser à la fois d'encoches radiales et d'encoches fron- tales. Ces encoches peuvent être distinctes les unes des autres, ou bien combinées comme dans le mode de réalisation des Figures 8 à 11. Dans ce cas, les encoches mixtes 19B sont prévues sur tout le pourtour du jonc, y compris dans la région 20. Chaque encoche est constituée d'une encoche radiale 19 prolongée dans la face arrière 17 par une encoche 19A. De préférence, comme représenté, la pro- fondeur des encoches décroît progressivement, dans les deux directions axiale et radiale, de la région 21 à la région 20; par suite, l'épaisseur radiale de métal el restant en fond d'encoche croit progressivement de la région 21 à la région 20 (Figure 8), et il en est de même de l'épaisseur axiale de matière e2 restant en fond d'encoche (Figures 9 et 10). Il est à noter que les raccordements des fonds d'encoche avec les parois latérales de celle-ci sont de préférence des arrondis, pour réduire la fragi- lité dans ces zones. REVENDICATIONS 1 - Jonc fendu métallique pour joint ver- rouillé entre éléments de canalisation, notamment entre tuyaux, caractérisé en ce qu'il comporte sur le pour- tour d'au moins une face (15 à 18) au moins un évide- ment (19; 19A; 19B) adapté(s) pour permettre la con- traction et l'expansion du jonc (7) nécessaires au mon- tage du joint. 2 - Jonc suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que le ou les évidements (19) sont ménagés uniquement dans une face radialement extérieure ou in- térieure, de préférence dans la face radialement extér rieure (16), du jonc (7). 3 - Jonc suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que le ou les évidements (19A) sont ménagés uniquement dans une face d'extrémité axiale, de préfé- rence dans la face arrière (17), du jonc (7). 4 - Jonc suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte une série d'évidements ména- gés dans chacune de deux faces opposées, les deux sé- ries d'évidements étant de préférence décalées circon- férentiellement l'une par rapport à l'autre. - Jonc suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comprend au moins un évidement ménagé dans une face radialement extérieure ou intérieure du jonc (7), et au moins un autre évidement ménagé dans une face d'extrémité axiale du jonc. 6 - Jonc suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'au moins un évidement (19B) s'étend dans une face radialement extérieure ou intérieure et dans une face d'extrémité axiale du jonc (7), notamment dans la face radialement extérieure (16) et dans la face ar- rière (17) du jonc. 7 - Jonc suivant l'une quelconque des reven- dication 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un premier évidement (19; 19A; 19B) situé dans la région diamétralement opposée à la fente (21) du jonc (7) ou au voisinage de cette région, et au moins un second évidement voisin de la fente et ayant une profondeur supérieure à celle dudit premier évidement. 8 - Jonc suivant la revendication 7, carac- térisé en ce que l'emplacement du jonc diamétralement opposé à la fente (21) est dépourvu d'évidement. 9 - Jonc suivant la revendication 7 ou 8, ca- ractérisé en ce qu'il comporte une série d'évidements (19; 19A; 19B) dont la profondeur décroît progressive- ment de la région de la fente (21) à la région (20) diamétralement opposée. - Jonc suivant l'une quelconque des reven- dications 7 à 9 lorsqu'elles dépendent de la revendi- cation 6, caractérisé en ce que la profondeur des évi- dements (19B) varie d'une part dans le sens radial, d'autre part dans le sens axial. 11 - Joint verrouillé entre éléments de cana- lisation (2, 4), notamment entre tuyaux, du type com- prenant un emboîtement (3) d'un premier élément de ca- nalisation (4), un bout uni (1) d'un second élément de canalisation (2) enfoncé dans cet emboîtement avec in- terposition d'une garniture d'étanchéité annulaire (5), un relief (6) solidaire du bout uni, un jonc de ver- rouillage métallique fendu (7) disposé autour du bout uni, juste derrière ledit relief, et une surface (9) d'appui arrière du jonc, solidaire de l'emboîtement, caractérisé en ce que le jonc fendu (7) est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10.