Brevet FR2833680A1 — publié le 20030620

La présente invention a pour objet un élément de tube comportant une portion de conduite cylindrique et qui présente à au moins une de ses extrémités une bride de fixation avec des moyens d'étanchéité pour réaliser une liaison étanche avec un autre élément de tube adjacent. La réalisation de réseaux plus ou moins complexes, constitués par des conduites pour faire circuler des gaz, se rencontre dans de nombreux domaines industriels et dans de nombreuses installations de process industriels. Ce problème se présente notamment, mais non exclusivement, dans les installations de fabrication de composites semi-conducteurs. On sait en effet que, pour la réalisation de ces matériaux semi-conducteurs et notamment pour leur dopage, il est nécessaire de soumettre le silicium ou autre matériau semi-conducteur à des traitements chimiques, notamment par voie gazeuse. Ces traitements font souvent appel à des gaz présentant d'une part, une grande toxicité et d'autre part, un pouvoir corrosif élevé. Sur la figure 1 annexée, on a représenté de façon simplifiée un tel système de conduites de récupération de gaz. Sur cette figure, on a représenté une conduite principale 110 de récupération de gaz sur laquelle est raccordée une conduite dérivée 112 comportant des ramifications 114,116 et 118 dont les extrémités sont raccordées par exemple à des hôtes de récupération de gaz installées dans des cellules faisant partie du process de réalisation de semi-conducteurs, ces cellules étant référencées Cl, C2, C3. La conduite principale 110 permet de récupérer les gaz venant des cellules Cl, C2, C3 pour les acheminer vers une unité de traitement 120. On comprend que, dans une telle installation, il est souhaitable de disposer d'éléments de tube pour réaliser les différentes conduites qui puissent se monter aisément tout en assurant une étanchéité poussée au gaz et de préférence en permettant de se protéger contre la corrosion produite par la circulation de ces gaz qui peuvent éventuellement être à une température élevée. Un objet de la présente invention est de fournir un élément de tube qui satisfasse aux conditions énoncées ci-dessus. Pour atteindre ce but, selon l'invention, l'élément de tube comportant une portion de conduite cylindrique présentant une première extrémité et une deuxième extrémité, au moins la première extrémité étant munie d'une bride de fixation, un joint annulaire et des moyens de serrage de la bride sur la bride d'un élément de tube adjacent, caractérisé en ce que ladite bride est de forme annulaire et présente une face de serrage orthogonale à l'axe de la portion de conduite cylindrique, et en ce que ledit joint comprend des moyens de positionnement par rapport à la face de serrage de la bride, ladite bride comportant des contreparties de positionnement pour coopérer avec lesdits moyens de positionnement, ledit joint comportant au moins une portion annulaire en un matériau élastiquement déformable de telle manière que lorsque le serrage de deux brides d'éléments de tube adjacents est réalisé, deux surfaces en regard non constituées par ledit matériau élastiquement déformable soient en contact. On comprend que, grâce à la présence du joint d'étanchéité entre les brides des deux éléments de tube adjacents, on obtient effectivement l'étanchéité requise. En outre, le montage est simple grâce au moyen de positionnement des joints par rapport aux brides des éléments de tube. Il est particulièrement important de souligner que, grâce à la présence des surfaces de serrage non élastiquement déformables, ces surfaces constituent une butée mécanique qui permet de limiter le rapprochement des deux brides lors du serrage et de régler l'écrasement des parties élastiquement déformables du joint d'étanchéité. On assure ainsi non seulement une bonne étanchéité entre les divers éléments de tube, mais également la pérennité de cette étanchéité. Selon un premier mode de mise en oeuvre, l'élément de tube se caractérise en ce que ledit joint est entièrement réalisé en un matériau élastiquement déformable, les moyens de positionnement du joint comprennent une portion dudit joint d'épaisseur supérieure à la partie courante du joint, en ce que la face de serrage comprend un premier lamage pour recevoir une partie de l'épaisseur de la partie courante du joint et une gorge plus profonde que ledit lamage pour recevoir la partie du joint d'épaisseur plus importante et en ce que la face de serrage comporte une portion annulaire plane élastiquement non déformable apte à venir en contact avec la portion annulaire plane élastiquement non déformable de la bride de l'élément de tube adjacent, formant ainsi une butée mécanique. Selon un deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention, l'élément de tube se caractérise en ce que la face de serrage de la bride est plane et en ce que ledit joint annulaire comprend une portion annulaire interne en un matériau déformable, au moins un profil circulaire médian en un matériau élastiquement déformable et une portion annulaire rigide en un matériau non déformable formant support, l'épaisseur de la portion annulaire interne et du profil circulaire médian étant supérieure à celle de la portion annulaire rigide et en ce que les moyens de serrage comprennent une pluralité de perçages ménagés dans la bride) et débouchent dans la face de serrage de la bride, une pluralité de trous ménagés dans la portion annulaire rigide dudit joint en relation spatiale avec les perçages de la bride et des moyens par vis-écrou engagés dans les perçages et les trous. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux figures annexées, sur lesquelles : la figure 1, déjà décrite, montre un ensemble de conduites de récupération des effluents gazeux dans une installation de réalisation d'éléments semi-conducteurs ; la figure 2A montre un premier mode de réalisation de l'élément de tube avant l'interconnexion de deux éléments de tube adjacents ; la figure 2B montre deux éléments de tube représentés sur la figure 2A après leur serrage mutuel ; la figure 3A montre deux éléments de tube selon un deuxième mode de mise en oeuvre avant leur serrage mutuel ; et la figure 3B montre les deux éléments de tube de la figure 3A après leur serrage mutuel. En se référant tout d'abord aux figures 2A et 2B, on va décrire un premier mode de réalisation d'un élément de tube conforme à l'invention. Sur la figure 2A, on a représenté deux éléments de tube 101 et 102 sensiblement identiques, chaque élément de tube étant constitué par une conduite cylindrique 12 à l'extrémité de laquelle est fixée une bride annulaire 14. De préférence, la bride 14 est soudée sur l'extrémité de la conduite 12. L'élément de tube comporte également un joint d'étanchéité annulaire 16 qui est constitué par une portion de positionnement externe 16a et par une portion d'étanchéité interne 16b. La portion 16a présente une largeur 1 sensiblement supérieure à l'épaisseur e de la partie 16b formant étanchéité. Le joint 16 est constitué par un matériau élastiquement déformable qui sera décrit plus en détail ultérieurement. La face de serrage de chaque bride 14 comporte un lamage 18 dans sa partie la plus proche de la conduite 12 et une nervure 22. Elle se termine par des faces planes de contact 32 dans sa partie la plus éloignée de la conduite. Dans les faces de serrage 32 débouchent des perçages 34 permettant le passage d'organes de serrage qui seront décrits ultérieurement. De préférence, la face interne 12a des conduites 12 est recouverte d'une couche 38 d'un matériau anticorrosion. De préférence également, cette couche 38 se prolonge dans les lamages 18. En se référant maintenant à la figure 2B, on va décrire le mode de solidarisation des éléments de tube 101 et 102 par leurs brides 141 et 142. Le joint d'étanchéité annulaire 16 est mis en place de telle manière que sa partie élargie de positionnement 16a soit engagée dans une des rainures annulaires 22. La bride 14 de l'autre élément de tube est rapprochée de la bride du premier élément de tube, la partie de positionnement pénétrant dans la rainure de l'autre bride. Pour faciliter cet engagement, le flanc inférieur 22b de la deuxième bride 142 a un diamètre légèrement inférieur à celui du flanc 22a de la rainure de la bride 141. On engage des moyens de serrage tels que des moyens par vis-écrou 36 pour assurer le serrage des brides l'une sur l'autre. Les surfaces de serrage 32 non élastiquement déformables viennent en butée l'une contre l'autre de telle manière que la partie formant joint 16b du joint 16 soit écrasée entre les fonds des lamages 18 d'une quantité adaptée au matériau dont est constitué le joint d'étanchéité 16. On comprend que, grâce à la présence des deux surfaces"rigides"de serrage 32, l'écrasement de la partie 16b du joint est parfaitement déterminée et le joint peut donc fonctionner dans des conditions optimales d'étanchéité et de longévité. En se référant maintenant aux figures 3A et 3B, on va décrire un deuxième mode de réalisation d'un élément de tube conforme à l'invention. Sur la figure 3A, les éléments de tube 10'1 et 10'2 sont constitués chacun par une conduite cylindrique 12 et par une bride 14'. L'élément de tube est complété par un joint d'étanchéité annulaire 16'. Dans ce mode de réalisation, les faces de serrage 20 des brides sont planes et chaque bride est percée d'alésages 26 pour permettre le passage d'organes de serrage décrits ultérieurement. Le joint 16'est également muni de perçages 24 en relation spatiale avec les perçages 26 des brides. Le joint d'étanchéité 16'est constitué par une partie annulaire interne d'étanchéité 28 constituée par un matériau déformable, par exemple un perfluoro-élastomer. Le joint 16'comporte également une portion en forme de couronne annulaire 40 réalisée en un matériau élastiquement non déformable, par exemple l'alliage désigné sous le nom d'Hastelloy. De préférence, la portion 40 du joint constitue un support pour deux profils médians d'étanchéité respectivement référencés 28'et 28"qui correspondent à des diamètres différents de telle manière qu'ils soient décalés sur le support 40. Des profils d'étanchéité sont prévus sur les deux faces du support 40. Les profils médians d'étanchéité 28'et 28" sont réalisés en des matériaux élastiquement déformables qui seront décrits ultérieurement. Comme dans le cas du premier mode de réalisation, de préférence une couche anti-corrosion 38 est prévue sur la face interne 12a des conduites 12 et sur les faces de serrage 32 des brides. Selon ce mode de réalisation, on comprend que la partie 40 du joint 16', qui est réalisé en un matériau non élastiquement déformable, constitue une butée mécanique lors du serrage des faces de serrage 32 des brides 14'des deux éléments de tube. Lorsque l'écrasement des profils d'étanchéité 28'et 28", lorsqu'ils existent, est atteint, le rapprochement des deux brides est interrompu, ce qui permet de définir un écartement entre les brides correspondant à l'écrasement souhaité de l'élément d'étanchéité 28 du joint. Il va de soi qu'on ne sortirait pas de l'invention si le joint 16'ne comportait pas les profils d'étanchéité 28'et 28". Dans ce cas, la partie support 40 du joint forme une butée mécanique sur les faces de serrage des brides. Il serait également possible de ne prévoir qu'un seul profil d'étanchéité 28'. Cependant, dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3A, on comprend que, après serrage des deux brides l'une sur l'autre, les profils d'étanchéité 28'et 28"définissent entre eux un interstice annulaire 50. Il est intéressant de prévoir dans la bride 14'un perçage supplémentaire 52 débouchant dans la face de serrage 32 de la bride entre les profils d'étanchéité 28', 28", c'est-à-dire dans l'interstice 50. Par ce perçage 52, il est possible de procéder à une analyse ou un échantillonnage du gaz contenu dans l'interstice 50. Il est ainsi possible de surveiller en permanence la qualité de l'étanchéité réalisée par le joint 16' interposé entre les éléments de tube 10'1 et 10'2. De préférence également, la partie d'étanchéité 28 peut être recouverte d'une couche anti-corrosion. Il faut ajouter que les profils d'étanchéité 28 et 28"présentent les avantages suivants : - la surface du joint exposée aux matières corrosives circulant dans les conduites est minimisée (elle est de l'ordre de 2% au lieu de 20 à 30% dans le cas d'un joint torique) ; - le joint présente une rémanence élastique optimale. Il présente un taux de remplissage de la gorge dans laquelle il est logé de l'ordre de 80 à 95%. Dans le cas d'un joint torique, ce taux est de l'ordre de 70% ; -le système d'étanchéité constitue une triple barrière d'étanchéité (trois points de contact) ; - après démontage, le joint peut être réutilisé. En effet, les joints sont surmoulés de façon traversante sur le profil rigide. Les joints sont donc totalement solidaires de la pièce rigide et indémontables. Cela garantit le positionnement parfait de la partie déformable d'étanchéité par rapport à la gorge la recevant. REVENDICATIONS 1. Elément de tube (10,10') comportant une portion de conduite cylindrique (12) présentant une première (12a) extrémité et une deuxième extrémité, au moins la première extrémité étant munie d'une bride de fixation (14,14'), un joint annulaire (16,16') et des moyens de serrage de la bride sur la bride d'un élément de tube adjacent, caractérisé en ce que ladite bride (14,14') est de forme annulaire et présente une face de serrage (18,20) orthogonale à l'axe de la portion de conduite cylindrique, et en ce que ledit joint (16,16') comprend des moyens de positionnement (16a, 24) par rapport à la face de serrage de la bride, ladite bride comportant des contreparties de positionnement (22,26) pour coopérer avec lesdits moyens de positionnement, ledit joint comportant au moins une portion annulaire (16b, 28,28', 28") en un matériau élastiquement déformable de telle manière que lorsque le serrage de deux brides d'éléments de tube adjacents est réalisé, deux surfaces en regard non constituées par ledit matériau élastiquement déformable soient en contact. 2. Elément de tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit joint (16) est entièrement réalisé en un matériau élastiquement déformable, les moyens de positionnement du joint comprennent une portion (16a) dudit joint d'épaisseur supérieure à la partie courante (16b) du joint, en ce que la face de serrage comprend un premier lamage (30) pour recevoir une partie de l'épaisseur de la partie courante du joint et une gorge (22) plus profonde que ledit lamage pour recevoir la partie du joint d'épaisseur plus importante et en ce que la face de serrage comporte une portion annulaire plane (32) élastiquement non déformable apte à venir en contact avec la portion annulaire plane élastiquement non déformable de la bride de l'élément de tube adjacent, formant ainsi une butée mécanique. 3. Elément de tube selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de serrage comprennent une pluralité de perçages (34) ménagés dans la bride et débouchant dans la portion plane annulaire de la face de serrage de la bride, et des moyens par vis-écrou (36) engagés dans lesdits perçages. 4. Elément de tube selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la paroi interne (12a) de la portion de conduite cylindrique (12) est revêtue d'une couche (38) d'un matériau anti-corrosion, ladite couche recouvrant également le fond du lamage (30). 5. Elément de tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face de serrage (20) de la bride (14') est plane et en ce que ledit joint annulaire (16') comprend une portion annulaire interne (28) en un matériau déformable et une portion annulaire rigide (40) en un matériau non déformable formant support, l'épaisseur de la portion annulaire interne étant supérieure à celle de la portion annulaire rigide et en ce que les moyens de serrage comprennent une pluralité de perçages (26) ménagés dans la bride (14') et débouchent dans la face de serrage de la bride, une pluralité de trous (24) ménagés dans la portion annulaire rigide (40) dudit joint en relation spatiale avec les perçages de la bride et des moyens par vis-écrou (42) engagés dans les perçages et les trous. 6. Elément de tube selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un profil circulaire d'étanchéité (28') fixe sur chaque face de ladite portion annulaire rigide formant support (40). 7. Elément de tube selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un deuxième profil circulaire médian (28") concentrique au premier profil circulaire médian (28') et de diamètre supérieur à celui du premier profil. 8. Elément de tube selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite portion annulaire rigide (40) est traitée anti-corrosion. 9. Elément de tube selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la bride (14') comprend en outre un perçage débouchant dans l'interstice limité par lesdits premier (28') et deuxième (28") profils annulaires médians, pour permettre l'analyse ou l'échantillonnage du gaz contenu dans ledit interstice. 10. Elément de tube selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'une couche d'un matériau de revêtement (44) est disposée sur la paroi interne (12a) de la portion de conduite cylindrique et sur la face de serrage (20) de la bride. 11. Elément de tube selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ladite bride (14,14') est soudée à l'extrémité de la portion de conduite cylindrique (12).