Brevet FR2781859A1 — publié le 20000204

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le raccordement d'éléments de canalisation au moyen de deux brides plates montées solidairement à leurs extrémités à raccorder entre elles. Elle trouve son application dans toutes les industries dans lesquelles sont transportés des fluides liquides ou gazeux, des poudres ou des granulés, notamment dans l'industrie pétrolière. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Dans de nombreuses installations dans lesquelles circulent des fluides sous pression, une technique couramment utilisée pour raccorder de façon étanche des éléments de canalisation entre eux ou à des appareils, consiste à monter solidairement à chacune des extrémités des éléments à raccorder, une bride plate, à intercaler un joint entre les deux brides et à maintenir le joint serré entre les deux brides par des moyens adaptés, par exemple un jeu de vis et écrous. Il existe dans le commerce des joints de différentes formes réalisés à partir de matériaux de natures variées, choisies en fonction des conditions de service et de la nature des fluides qui circulent dans les éléments. Parmi ces types de joints deux sont particulièrement utilisés, les joints à section polygonale et les joints à section sensiblement ovale. Les joints dits plats à section rectangulaire très répandus étant un cas particulier des joints à section polygonale. Tous ces joints de forme annulaire présentent des faces latérales interne et externe cylindriques de révolution et coaxiales. Une autre caractéristique de ces joints est leur épaisseur constante. Du fait de ces caractéristique, ces joints ne sont utilisables que pour assurer l'étanchéité de raccordements d'éléments de canalisation au moyen de brides planes parallèles et coaxiales. Lorsque deux éléments de canalisations non coaxiaux à axes sécants, doivent être raccordés par des brides il est nécessaire de déformer un des deux éléments de telle manière que les deux brides de liaison soient parallèles. Lorsque deux éléments de canalisations non coaxiaux à axes parallèles décalés doivent être raccordés par des brides il est nécessaire d'intercaler entre les éléments à raccorder une manchette spécialement formée, comportant à ses extrémités deux brides respectivement parallèles aux brides des deux éléments à raccorder. Ces solutions sont difficiles à mettre en oeuvre, notamment sur des chantiers, du fait qu'elles nécessitent l'utilisation d'éléments qui doivent être fabriqués spécialement. Ces solutions sont particulièrement coûteuses pour la réalisation de canalisations de formes courbes, planes ou non, de grandes longueurs à partir d'éléments standard, courts, faciles à transporter et à mettre en place. EXPOSE DE L'INVENTION La présente invention a justement pour objet de remédier à ces inconvénients et de fournir un joint d'étanchéité pour raccorder entre eux ou à des appareils, des éléments de canalisation munis à leurs extrémités de brides à faces non parallèles. Ce joint est utilisable pour raccorder des éléments de canalisation dont les axes ne sont pas alignés sans modification des éléments et également pour raccorder des éléments dont les axes sont parallèles mais dont les plans des brides ne sont pas perpendiculaires aux axes. Grâce au joint de l'invention il est possible de réaliser des canalisations courbes, plates ou non, à partir d'éléments rectilignes de courte longueur faciles à fabriquer, à transporter et à monter. A cette fin, la présente invention propose un joint annulaire présentant des faces latérales interne et externe de révolution et coaxiales, caractérisé en ce qu'il présente en plus un plan de symétrie passant par l'axe de révolution desdites faces latérales et comporte une première et une deuxième zones de contact contenues respectivement dans un premier et un deuxième plans, lesdits premier et deuxième plans étant sécants en formant un dièdre d'arête perpendiculaire au plan de symétrie. Selon une autre caractéristique le joint de l'invention présente des sections selon les plans passant par l'axe des faces latérales, de forme ovale. Selon une autre caractéristique le joint de l'invention présente des sections selon les plans passant par l'axe des faces latérales, de forme polygonale. Selon une autre caractéristique le joint de l'invention présente des sections selon les plans passant par l'axe des faces latérales, de forme trapézoïdale. Selon une autre caractéristique le joint de l'invention présente des sections selon les plans passant par l'axe des faces latérales, de forme trapézoïdale rectangle. Selon une autre caractéristique de l'invention l'angle du dièdre est compris entre 0,5 et 10 degrés. L'invention a aussi pour objet l'utilisation du joint pour le raccordement de deux éléments de canalisation, cylindriques de révolution, ayant chacun une extrémité munie d'une bride plate. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque bride étant disposée perpendiculairement à l'axe de révolution de l'élément auquel elle appartient, les axes de révolution des deux éléments de canalisation forment un angle compris entre 0,5 et 10 degrés. Selon une autre caractéristique de l'invention, les axes de révolution des deux éléments de canalisation étant alignés, au moins une des brides forme avec l'axe de révolution de l'élément auquel elle appartient un angle compris entre 0,5 et degrés. Selon une autre caractéristique, I'invention consiste à raccorder une pluralité d'éléments rectilignes pour réaliser une canalisation incurvée. Selon une autre caractéristique de l'invention, les brides plates ont des faces en regard qui comportent des moyens de positionnement axial du joint Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de positionnement axial du joint sont deux gorges identiques en vis à vis obtenues par usinage sur chaque bride d'une gorge de révolution dont l'axe coïncide avec l'axe de l'élément de canalisation sur lequel chaque bride est disposée et qui présente au moins une face sur laquelle vient s'appuyer le joint. Selon une dernière caractéristique de l'invention, les moyens de positionnement axial du joint sont des épaulements obtenus par usinage sur chaque bride d'au moins un épaulement de révolution dont l'axe coïncide avec l'axe de l'élément de canalisation sur lequel chaque bride est disposée. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, faite de manière non limitative en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe transversale d'un joint de section trapézoïdale rectangle, conforme au descriptif de l'invention, - la figure 2 représente le joint de la figure 1 en vue de dessus, - la figure 3 représente une vue en coupe transversale d'un joint de section trapézoïdale isocèle, - la figure 4 représente une vue en coupe transversale d'un joint de section ovale symétrique, - la figure 5 représente une vue en coupe transversale d'un joint de section ovale asymétrique, - la figure 6 représente une vue en coupe d'un joint disposé entre deux brides montées aux extrémités de deux éléments de canalisation. - la figure 7 représente une vue en coupe d'un joint disposé entre deux brides munies de gorges, montées aux extrémités de deux éléments de canalisation. - la figure 8 représente une vue en coupe d'un joint disposé entre deux brides munies d'épaulements, montées aux extrémités de deux éléments de canalisation. EXPOSE DETAILLE DE L'INVENTION Les figures 1 et 2 représentent un premier mode de réalisation du joint annulaire de l'invention, selon lequel, le joint 1 comporte une face 2 latérale interne et une face 3 latérale externe, de révolution autour d'un axe 4 commun et présente un plan 5 de symétrie passant par l'axe 4. Il comporte en plus deux zones de contact qui relient les faces 2 et 3 latérales, une première zone 6 de contact comprise dans un premier plan 8 et une deuxième zone 7 de contact comprise dans un deuxième plan 9 perpendiculaire au plan 5 de symétrie. Le premier plan 8 et le deuxième plan 9 sont sécants et forment un diedre d'arête 10 perpendiculaire au plan 5 de symétrie, ladite arête étant située à l'extérieur de la surface latérale 3 externe du joint. L'angle 11 du dièdre formé par les plans 8 et 9 est égal à 3 degrés. Les sections transversales du joint 1, par des plans passant par l'axe 4 de symétrie ont une forme de trapèze rectangle, notamment les sections 12 et 13 qui correspondent à la section du joint par le plan 5 de symétrie. Ainsi le joint 1 à la particularité d'avoir une épaisseur variable radialement et circulairement. La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation selon lequel le joint annulaire de l'invention présente des sections par des plans passant par l'axe 4 en forme de trapèzes isocèles et un plan 21 de symétrie perpendiculaire à l'axe 4. Le premier plan 8 et deuxième plan 20 forment un dièdre d'angle 11. La figure 4 représente un troisième mode de réalisation selon lequel le joint annulaire de l'invention présente des sections par des plans passant par l'axe 4, de forme ovale et un plan 26 de symétrie perpendiculaire à l'axe 4. Une première zone 24 de contact et une deuxième zone 25 de contact sont contenues respectivement dans un premier plan 22 et un deuxième plan 23 lesdites zones de contact étant réduites à des courbes en forme d'ellipse. La figure 5 représente un troisième mode de réalisation selon lequel le joint annulaire de l'invention présente des sections par des plans passant par l'axe 4 de formes ovales dissymétriques. Un premier plan 22 et un deuxième plan 27 forment un dièdre d'angle 11, le deuxième plan 27 étant perpendiculaire à l'axe 4 de révolution. Quelque soit le mode de réalisation du joint de l'invention il est facile à usiner. La figure 6 illustre l'utilisation d'un joint annulaire conforme au premier mode de réalisation de l'invention, comme élément d'étanchéité dans un dispositif de raccordement par brides de deux éléments 30 et 31 de canalisation. Les éléments 30 et 31 de canalisation, cylindriques de révolution autour respectivement des axes 34 et 35 sont munis à leurs extrémités, de brides 32 et 33 dont les faces d'appui 36 et 37 sont respectivement perpendiculaires aux axes 34 et 35. Le joint 1 est placé entre les brides 32 et 33 de telle manière que ses zones 6 et 7 de contact soient respectivement en contact avec les faces d'appui 36 et 37 des brides 32 et 33, l'axe 4 du joint 1 étant confondu avec l'axe 35 de l'élément 31 de canalisation et l'axe 34 de l'élément 30 de canalisation passant sensiblement par le point C défini par l'intersection de l'axe 4 avec le plan 8. Ainsi, la face 36 d'appui de la bride 32 sur la première zone 6 de contact du joint 1 est contenue dans le premier plan 8 et la face 37 d'appui de la bride 33 sur la deuxième zone 7 de contact du joint 1 est contenue dans le deuxième plan 9. Les brides 32 et 33 étant montées respectivement perpendiculairement aux axes 34 et 35 des canalisations respectivement 30 et 31, il résulte de ces dispositions que l'angle formé par les deux axes 34 et 35 est égal l'angle 11 du dièdre formé par les plans 8 et 9. Les brides 32, 33 et le joint 1 sont maintenus en contact par des moyens de serrage connus non représentés sur la figure 6 qui exercent les efforts nécessaires et suffisants pour que l'étanchéité soit assurée entre l'intérieur et l'extérieur des éléments de canalisation 30 et 31. A titre d'exemple de moyens de serrage on peut citer une pluralité de vis écrous à têtes sphériques et rondelles, la bride 32 étant munie d'une pluralité de trous 38 et la bride 33 d'une pluralité de trous 39 en regard des précédents pour le passage desdites vis on peut citer également les colliers de serrage. Pour faciliter le positionnement axial du joint 1 par rapport aux brides 32 et 33, les brides peuvent comporter des moyens de positionnement axial tels que des gorges et des épaulements aménagés sur les faces 36 et 37 d'appui, comme représentés respectivement sur les figures 7 et 8. Grâce à l'invention il possible de raccorder de façon simple et économique des éléments rectilignes de canalisation de manière à ce que leurs axes longitudinaux ne soient pas alignés, I'angle formé par les dits axes étant déterminé par le joint utilisé. De plus le désalignement des axes des éléments rectilignes est modifiable par simple changement du joint. Grâce à l'invention il est aussi possible de réaliser économiquement une canalisation courbe de grande longueur par assemblage d'éléments rectilignes de faible longueur par rapport à la longueur de la canalisation. L'application des joints de l'invention est particulièrement intéressante pour réaliser économiquement une canalisation courbe appelée riser, pour relier un équipement installé au fond d'une mer et une plate-forme de forage ou de production de pétrole située à la surface de la mer, ladite plate-forme n'étant pas à la verticale de l'équipement sous-marin. REVENDICATIONS 1 - Joint (1) annulaire présentant des faces (2 et 3) latérales interne et externe de révolution et coaxiales, caractérisé en ce qu'il présente en plus un plan (5) de symétrie passant par l'axe (4) de révolution desdites faces (2 et 3) latérales et comporte une première et une deuxième zones (6 et 7) de contact contenues respectivement dans un premier et un deuxième plans (8 et 9), lesdits premier et deuxième plans (8 et 9) étant sécants en formant un dièdre d'arête (10) perpendiculaire au plan (5) de symétrie. 2 - Joint selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il présente des sections selon les plans passant par l'axe (4) des faces (2 et 3) latérales, de forme ovale. 3 - Joint selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il présente des sections selon les plans passant par l'axe (4) des faces latérales, de forme polygonale. 4 - Joint selon la revendication 3 caractérisé en ce que la forme des sections selon les plans passant par l'axe (4) des faces latérales est trapézoïdale. 5 - Joint selon la revendication 4 caractérisé en ce que la forme des sections selon les plans passant par l'axe (4) des faces latérales est trapézoïdale rectangle. 6- Joint annulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'angle (11) du dièdre est compris entre 0,5 et 10 degrés. 7 - Utilisation du joint selon l'une des revendications 1 à 6 pour le raccordement de deux éléments (30 et 31) de canalisation, cylindriques de révolution, ayant chacun une extrémité munie d'une bride plate. 8- Utilisation selon la revendication 7 caractérisée en ce que chaque bride (32 et 33) étant disposée perpendiculairement à l'axe de révolution de l'élément auquel elle appartient, les axes (34 et 35) de révolution des deux éléments (30 et 31) de canalisation forment un angle compris entre 0,5 et 10 degrés. 9 - Utilisation selon la revendication 7 caractérisée en ce que les axes (34 et 35) de révolution des deux éléments (30 et 31) de canalisation étant alignés, au moins une des brides (32 ou 33) forme avec l'axe de révolution de l'élément auquel elle appartient un angle compris entre 0,5 et 10 degrés. 10-Utilisation selon la revendication 7 ou 8 caractérisée en ce qu'elle consiste à raccorder une pluralité d'éléments rectilignes pour réaliser une canalisation incurvée. 11-Utilisation selon l'une des revendications 7 à 10 caractérisée en ce que les brides plates ont des faces (36 et 37) en regard qui comportent des moyens de positionnement axial du joint. 12-Utilisation selon la revendication 11 caractérisée en ce que les moyens de positionnement axial du joint sont constitués par deux gorges identiques en vis à vis obtenues par usinage sur chaque bride d'une gorge de révolution dont l'axe coïncide avec l'axe de l'élément de canalisation sur lequel chaque bride est disposée et qui présente au moins une face sur laquelle vient s'appuyer le joint. 13-Utilisation selon la revendication 11 caractérisée en ce que les moyens de positionnement axial du joint sont des épaulements obtenus par usinage sur chaque bride d'au moins un épaulement de révolution dont l'axe coïncide avec l'axe de l'élément de canalisation sur lequel chaque bride est disposée.