FR2995651A1 - Ensemble d'etancheite pour jonction tubulaire et jonction tubulaire correspondante - Google Patents

Abstract

Cet ensemble d'étanchéité (7) pour jonction tubulaire entre un bout uni et un bout à emboîtement comporte une gorge intérieure formant une paroi de gorge. L'ensemble d'étanchéité comprend une garniture d'étanchéité (8) destinée à être disposée dans la gorge intérieure autour du bout uni, et au moins un élément de verrouillage (12) fixé sur la garniture d'étanchéité (8) et adapté pour verrouiller le bout uni dans le bout à emboîtement, l'élément de verrouillage comportant une face radialement extérieure dirigée vers la paroi de gorge dans une position d'insertion du bout uni dans le bout à emboîtement. La garniture d'étanchéité (8) comprend au moins un talon (40) fixé sur au moins une fraction de la face radialement extérieure et adapté pour s'étendre entre la face radialement extérieure et la paroi de gorge, ledit talon comportant un ou plusieurs évidements (44) d'assouplissement.

Description

Ensemble d'étanchéité pour jonction tubulaire et jonction tubulaire correspondante. La présente invention concerne un ensemble d'étanchéité pour jonction tubulaire entre un bout uni et un bout à emboîtement comportant une gorge intérieure formant une paroi de gorge, l'ensemble d'étanchéité comprenant : - une garniture d'étanchéité destinée à être disposée dans la gorge intérieure autour du bout uni, et - au moins un élément de verrouillage fixé sur la garniture d'étanchéité et adapté pour verrouiller le bout uni dans le bout à emboîtement, l'élément de verrouillage comportant une face radialement extérieure dirigée vers la paroi de gorge dans une position d'insertion du bout uni dans le bout à emboîtement. L'invention concerne aussi une jonction tubulaire munie d'un tel ensemble d'étanchéité. L'invention s'applique notamment aux canalisations transportant de l'eau potable ou des eaux usées pour l'assainissement. Ces canalisations sont par exemple en fonte ductile. Elles comportent des tuyaux présentant un diamètre typique supérieur ou égal à 75 mm et une longueur de quelques mètres, par exemple environ 6 mètres. On connaît dans l'état de la technique de telles jonctions tubulaires. La garniture d'étanchéité, en général en matériau élastomère, a pour but d'éviter des fuites du fluide transporté vers l'extérieur lors de l'exploitation de la canalisation. Les éléments de verrouillage sont adaptés pour empêcher un déboîtement, notamment une séparation axiale entre le bout uni et le bout à emboîtement. Les éléments de verrouillage ne doivent cependant pas s'opposer de façon substantielle à l'assemblage, en général manuel, de ces éléments.

Il existe un jeu radial entre le bout uni et le bout à emboîtement pour permettre l'assemblage. Du fait des tolérances de fabrication, ce jeu varie entre un jeu minimal et un jeu maximal donnés. Cependant, lorsque le jeu radial est faible, l'emboîtement du bout uni nécessite des efforts plus importants que lorsque le jeu radial est élevé. Or il s'avère qu'il est difficile, surtout lorsque les tuyaux ont des diamètres importants, par exemple un diamètre nominal supérieur ou égal à 125 mm, et plus particulièrement lorsque le jeu radial entre le bout uni et le bout à emboîtement est faible, de maintenir les efforts d'assemblage à un niveau acceptable autorisant un emboîtement manuel du bout uni à l'aide d'une barre à mine. Un but de l'invention est donc de proposer un ensemble d'étanchéité pour jonction tubulaire qui permette de maintenir les efforts d'assemblage à un niveau permettant un emboîtement manuel avec une barre à mine, et ce quel que soit le jeu radial, en particulier pour des diamètres de tuyaux importants et un jeu radial faible entre la bout uni et le bout à emboîtement. A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble d'étanchéité du type décrit ci- dessus, dans lequel la garniture d'étanchéité comprend au moins un talon fixé sur au moins une fraction de la face radialement extérieure et adapté pour s'étendre entre la face radialement extérieure et la paroi de gorge, ledit talon comportant un ou plusieurs évidements d'assouplissement. Selon des modes particuliers de réalisation, l'ensemble d'étanchéité peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - ledit talon de la garniture d'étanchéité recouvre toute la face radialement extérieure ; - ledit talon comporte une surface libre adaptée pour être en contact avec la paroi de gorge et le ou les évidements comprennent des sillons situés sur la surface libre ; - les sillons sont sensiblement parallèles entre eux ; - les sillons sont orientés de telle manière qu'ils soient sensiblement dirigés suivant un axe longitudinal de la jonction tubulaire ; - les sillons ont une largeur circonférentielle comprise entre 0,5 et 3 mm ; - ledit talon présente une épaisseur inégale perpendiculairement à la face radialement extérieure, et les sillons ont une profondeur maximale supérieure ou égale à 50%, de préférence supérieure ou égale à 80% de l'épaisseur maximale du talon ; et - les évidements présentent un volume représentant entre 20% et 60%, de préférence environ 30%, du volume brut dudit talon considéré sans les évidements. L'invention concerne aussi une jonction tubulaire comprenant un bout uni, un bout à emboîtement comportant une gorge intérieure formant une paroi de gorge, et un ensemble d'étanchéité, caractérisée en ce que l'ensemble d'étanchéité est un ensemble d'étanchéité tel que décrit ci-dessus, en ce que la garniture d'étanchéité est disposée dans la gorge intérieure autour du bout uni, et en ce que la face radialement extérieure est dirigée vers la paroi de gorge dans la position d'insertion du bout uni dans le bout à emboîtement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 est une vue en perspective d'une jonction tubulaire selon l'invention à l'état non assemblé ; - la Figure 2 est une vue en perspective d'une partie de l'ensemble d'étanchéité représenté sur la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une partie de l'ensemble d'étanchéité représenté sur les Figures 1 et 2 ; - les Figures 4 à 6 sont des vues en coupe longitudinale d'une partie de la jonction tubulaire représentée sur la Figure 1, montrant des étapes successives de l'insertion du bout uni dans le bout à emboîtement à jeu faible ; - la Figure 7 est une vue analogue à la Figure 6, après mise en pression de la jonction tubulaire ; - la Figure 8 est une vue en coupe d'une partie de l'ensemble d'étanchéité et du bout à emboîtement, la coupe étant réalisée suivant la ligne VIII-VIII de la Figure 4, selon un plan perpendiculaire à la face radialement extérieure de l'élément de verrouillage, le talon surmoulé de la garniture d'étanchéité étant dans un état non comprimé ; et - la Figure 9 est une vue analogue à la Figure 8, la coupe étant réalisée suivant la ligne IX-IX de la Figure 6, le talon surmoulé de la garniture d'étanchéité étant dans un état comprimé entre le bout à emboîtement et la face radialement extérieure de l'élément de verrouillage. La Figure 1 montre une jonction tubulaire selon l'invention, désignée par la référence générale 2.

La jonction tubulaire 2 comporte un premier élément de canalisation muni d'un bout à emboîtement 4, un second élément de canalisation muni d'un bout uni 6, et un ensemble d'étanchéité 7. La jonction tubulaire 2 définit un axe longitudinal X-X. Dans ce qui suit, les expressions « axialement », « radialement » et « circonférentiellement » sont utilisées en référence à cet axe longitudinal X-X. Le bout à emboîtement 4 et le bout uni 6 sont par exemple en fonte ductile. Le bout à emboîtement 4 et le bout uni 6 sont avantageusement revêtus d'une couche protectrice non représentée. Le bout à emboîtement 4 (Figures 1 et 4 à 7) comporte une extrémité libre 16 tournée vers le bout uni 6 à l'état non assemblé. Le bout à emboîtement 4 comporte en outre une gorge annulaire intérieure 18. La gorge intérieure 18 forme une paroi de gorge 20 inclinée par rapport à l'axe longitudinal X-X. La paroi de gorge 20 a une forme tronconique et se rétrécit vers l'extrémité libre 16 du bout à emboîtement. La paroi de gorge 20 forme un angle a avec l'axe longitudinal X-X, par exemple compris entre 10° et 55° environ.

Le bout à emboîtement 4 comporte une surface radialement intérieure 21 qui s'étend entre l'extrémité libre 16 et la paroi de gorge 20. Cette surface 21 est sensiblement cylindrique et est définie par un rayon R autour de l'axe longitudinal X-X. Le bout uni 6 comporte une surface radialement extérieure 22 sensiblement cylindrique et définie par un rayon r autour de l'axe longitudinal X-X. Selon un mode particulier de réalisation, R et r sont compris entre 100 et 200 mm, par exemple entre 130 et 170 mm. La surface intérieure 21 et la surface extérieure 22 délimitent entre elles un jeu radial J = R-r. Les rayons R et r sont compris dans une gamme de tolérances de fabrication. En fonction des tolérances de fabrication du bout à emboîtement 4 et du bout uni 6, le jeu radial J est compris entre un jeu maximal Jmax, obtenu lorsque le rayon R est maximal et le rayon r est minimal, et un jeu minimal Jmin, obtenu lorsque le rayon R est minimal et le rayon r est maximal. Le plus couramment cependant, le jeu radial J entre le bout uni 6 et le bout à emboîtement 4 est un jeu moyen, situé entre le jeu maximal Jmax et le jeu minimal Jmin. Cependant, pour la jonction tubulaire décrite sur les Figures 4 à 9, le jeu J entre le bout à emboîtement 4 et le bout uni 6 est faible et proche du jeu minimal Jmin, car c'est dans cette configuration que l'assemblage est le plus difficile. L'ensemble d'étanchéité 7 (Figure 2) comprend une garniture d'étanchéité 8 s'étendant circonférentiellement autour de l'axe longitudinal X-X, des éléments antiextrusion de la garniture 10 fixés sur la garniture d'étanchéité 8, et des éléments de verrouillage 12 fixés sur la garniture d'étanchéité 8. Comme ceci est visible sur les Figures 4 à 7, l'ensemble d'étanchéité 7 est inséré dans la gorge intérieure 18 du bout à emboîtement 4. La garniture d'étanchéité 8 est disposée axialement du côté opposé à l'extrémité libre 16, tandis que les éléments de verrouillage 12 et les éléments anti-extrusion 10 sont disposés axialement du côté de l'extrémité libre 16. La garniture d'étanchéité 8 est par exemple en caoutchouc ou en matière élastomère. Elle comporte un corps de base 24 en contact avec le bout à emboîtement 4, et une lèvre d'étanchéité 26 en contact avec le bout uni 6 et orientée vers l'extrémité libre de celui-ci dans la position emboîtée.

Chaque élément de verrouillage 12 est par exemple fabriqué dans une matière ayant une dureté supérieure à celle du bout uni 6, par exemple de l'acier. L'élément de verrouillage 12 (Figure 2) couvre une plage angulaire radiale autour de l'axe longitudinal X-X comprise de préférence entre 5° et 15°. Dans le mode de réalisation représenté, quatorze éléments de verrouillage 12 sont répartis autour de l'axe longitudinal X-X, dont chacun couvre une plage angulaire de 10° environ.

Les éléments anti-extrusion 10 sont ici au nombre de sept. Chaque élément anti- extrusion 10 est séparé de l'élément anti-extrusion 10 voisin dans le sens circonférentiel par deux éléments de verrouillage 12 consécutifs. En se référant aux Figures 2 à 7, la section génératrice de l'élément de verrouillage 12 est sensiblement triangulaire. L'élément de verrouillage 12 comprend une face radialement extérieure 28 tronconique qui converge vers l'extérieur du bout à emboîtement 4, une face radialement intérieure 30, et une face de liaison 32 tournée vers le corps de base 24 de la garniture d'étanchéité 8.

La face de liaison 32 s'étend, à l'état non sollicité de la garniture 8, sensiblement radialement. La face de liaison 32 assure en partie la fixation de l'élément de verrouillage 12 sur la garniture d'étanchéité 8. L'élément de verrouillage 12 est fixé sur la garniture d'étanchéité 8, par exemple par surmoulage de l'élastomère de la garniture d'étanchéité sur la face de liaison 32 de l'insert préalablement enduite d'un adhérisant.

Dans la position emboîtée illustrée sur la Figure 7, qui correspond à un jeu radial J voisin du jeu minimal J,,, entre les bouts 4 et 6, la face radialement extérieure 28 est inclinée d'un angle 13 par rapport à l'axe longitudinal X-X sensiblement identique à l'angle d'inclinaison a de la paroi de gorge 20. L'élément de verrouillage 12 comporte en outre, au niveau de la jonction entre la face intérieure 30 et la face de liaison 32, une dent d'accrochage principale 36 adaptée pour mordre dans la surface extérieure 22 du bout uni 6 lorsque celui-ci est soumis à un effort de déboîtement. En regard de la face radialement extérieure 28 de chaque élément de verrouillage 12 la garniture d'étanchéité 8 comprend en outre, venu de matière, un talon 40 (Figures 2, 3, 4, 8 et 9) par exemple surmoulé sur la face radialement extérieure 28. Le talon 40 en élastomère présente avantageusement une épaisseur qui diminue progressivement vers l'extrémité située à l'opposé du corps de base 24, cette épaisseur passant ainsi par exemple de 2 mm en regard de la face de liaison 32 à environ 0,2 mm en regard de à l'extrémité de l'élément de verrouillage située à l'opposé de la face de liaison 32.

Le talon 40 comprend une surface libre 42 destinée à être en contact avec la paroi de gorge 20, notamment lors de l'assemblage à jeu radial faible et lors de la mise ne pression de la canalisation. Le talon 40 comporte des évidements extérieurs 44, formant trois sillons 44A, 44B et 44C sensiblement orientés suivant l'axe longitudinal X-X, et donc sensiblement parallèles entre eux. Les sillons 44A, 44B et 44C s'étendent axialement sur sensiblement tout le talon 40. Les sillons 44A, 44B et 44C ont une profondeur radiale maximale représentant 90% environ de l'épaisseur radiale maximale du talon 40. Ainsi, le talon 40 comporte un fond radial formé par les sillons 44A, 44B, 44C, de telle sorte que toute la face radialement extérieure 28 est recouverte par l'élastomère. Les sillons 44A, 44B et 44C présentent chacun une largeur circonférentielle comprise entre 0,5 et 3 mm, par exemple environ 1,5 mm. Les sillons 44A, 44B et 44C possèdent ensemble un volume représentant entre 20% et 60% du volume brut du talon 40, par exemple 30% du volume brut du talon. Le volume brut du talon 40 est le volume de l'enveloppante du talon 40 délimitée circonférentiellement et axialement par l'élément de verrouillage 12 et radialement par l'élément de verrouillage 12 et la surface libre 42 du talon considéré sans les évidements 44 et à l'état non-sollicité du talon 40. Le sillon 44B se situe sensiblement à équidistance des sillons 44A et 44C. Comme ceci est visible sur la Figure 2, les éléments anti-extrusion 10 présentent une section transversale triangulaire qui correspond sensiblement à celle de l'élément de verrouillage 12. Toutefois, la section de l'élément anti-extrusion 10 est démunie de la dent d'accrochage principale 36. Les éléments anti-extrusion 10 sont fixés à la garniture d'étanchéité 8 par tout moyen approprié. Ils peuvent notamment être fixés par collage, surmoulage, encliquetage, vissage ou rivetage. Les éléments anti-extrusion 10 présentent une forme d'arc de cercle autour de l'axe longitudinal X-X et s'étendent circonférentiellement entre deux éléments de verrouillage 12 adjacents. Ainsi, les éléments anti-extrusion 10 empêchent, en combinaison avec les éléments de verrouillage 12, que l'élastomère de la garniture d'étanchéité 8 soit extrudé vers l'extérieur à travers l'espace annulaire délimité par la surface extérieure 22 du bout uni 6 et la surface intérieure 21 du bout à emboîtement 4 lors de la mise en pression des éléments de canalisation. Les éléments anti-extrusion 10 sont de préférence réalisés en une matière plus dure que celle de la garniture d'étanchéité 8, par exemple en une matière plastique telle du polyamide, du polyéthylène ou du polypropylène. Le montage de la jonction tubulaire 2 s'effectue de la manière suivante.

L'ensemble d'étanchéité 7, manipulable d'un seul bloc, est disposé, par exemple à la main, dans la gorge intérieure 18. Lors de l'insertion du bout uni 6 dans le bout à emboîtement 4 à jeu radial J faible, notamment à jeu radial minimal, la surface libre 42 des talons 40 est sensiblement en contact avec la paroi de gorge 20. Les talons 40 ne sont tout d'abord pas écrasés entre la face radialement extérieure 28 et la paroi de gorge 20 (Figure 8), et ce jusqu'à l'accostage des éléments de verrouillage 12 par le bout uni 6 (Figure 4).

Lors du franchissement des éléments de verrouillage 12 par le bout uni (Figures 5 et 6), il se produit un écrasement progressif des talons 40 entre la face radialement extérieure 28 et la paroi de gorge 20. Le volume des sillons 44A, 44B et 44C se réduit alors par refoulement de l'élastomère des talons 40 dans les évidements extérieurs 44 (Figure 9), ce qui permet un rapprochement supplémentaire de la face radialement extérieure 28 et de la paroi de gorge 20. Un tel rapprochement ne serait pas possible, ou serait plus difficile, en l'absence des évidements 44 du talon 40, car le matériau élastomère est relativement incompressible.

L'écrasement du talon 40 permet aux éléments de verrouillage 12 de s'éloigner de l'axe longitudinal X-X et réduit les efforts d'insertion du bout uni 6, notamment lorsque le jeu radial entre le bout uni et le bout à emboîtement est faible ou égal au jeu minimal. Après insertion du bout uni 6 dans le bout à emboîtement et avant la mise ne pression des tuyaux, on aboutit à une configuration (Figure 6) dans laquelle la face intérieure 30 est sensiblement parallèle à la surface extérieure 22 du bout uni 6, avec la dent d'accrochage principale 36 en appui sur la surface extérieure 22 mais sans mordre dans celle-ci. Dans cette configuration, la lèvre d'étanchéité 26 est comprimée radialement vers l'extérieur et les talons 40 sont écrasés entre la face radialement extérieure 28 et la paroi de gorge 20 (Figure 9).

Lors du recul du bout uni 6 sous l'effet d'une pression intérieure élevée lors de la mise en pression des tuyaux, les éléments de verrouillage 12 se déplacent axialement vers l'extrémité libre 16 du bout à emboîtement 4 et radialement vers l'intérieur par glissement du talon 40 sur la paroi de gorge 20. Les éléments de verrouillage 12, provoquent ainsi la pénétration progressive de la dent d'accrochage 36 de l'élément de verrouillage 12 dans la surface extérieure 22 du bout uni 6 et ce jusqu'à obtenir un verrouillage par effet de coin. On aboutit ainsi à la configuration de verrouillage de la Figure 7. Grâce aux caractéristiques décrites ci-dessus, notamment le talon 40 destiné, dans la position de verrouillage, à s'étendre entre la face radialement extérieure 28 et la paroi de gorge 20, le talon 40 comportant un ou plusieurs évidements 44 pour conférer au talon 40 une plus grande compressibilité perpendiculairement à la face radialement extérieure 28, l'ensemble d'étanchéité 7 permet de maintenir l'étanchéité et les efforts d'assemblage de la jonction tubulaire 2 dans des gammes acceptables quel que soit le jeu radial J, en particulier pour des diamètres de tuyaux 4, 6 importants et à des jeux radiaux faibles.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Ensemble d'étanchéité (7) pour jonction tubulaire (2) entre un bout uni (6) et un bout à emboîtement (4) comportant une gorge intérieure (18) formant une paroi de gorge (20), l'ensemble d'étanchéité comprenant : - une garniture d'étanchéité (8) destinée à être disposée dans la gorge intérieure (18) autour du bout uni (6), et - au moins un élément de verrouillage (12) fixé sur la garniture d'étanchéité (8) et adapté pour verrouiller le bout uni (6) dans le bout à emboîtement (4), l'élément de verrouillage (12) comportant une face radialement extérieure (28) dirigée vers la paroi de gorge (20) dans une position d'insertion du bout uni (6) dans le bout à emboîtement (4), caractérisé en ce que la garniture d'étanchéité (8) comprend au moins un talon (40) fixé sur au moins une fraction de la face radialement extérieure (28) et adapté pour s'étendre entre la face radialement extérieure (28) et la paroi de gorge (20), ledit talon (40) comportant un ou plusieurs évidements (44) d'assouplissement.
2. 2. Ensemble (7) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit talon (40) de la garniture d'étanchéité (8) recouvre toute la face radialement extérieure (28).
3. 3. Ensemble (7) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, ledit talon (40) comporte une surface libre (42) adaptée pour être en contact avec la paroi de gorge (20) et le ou les évidements (44) comprennent des sillons (44A, 44B, 44C) situés sur la surface libre (42).
4. 4. Ensemble (7) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les sillons (44A, 44B, 44C) sont sensiblement parallèles entre eux.
5. 5. Ensemble (7) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les sillons (44A, 44B, 44C) sont orientés de telle manière qu'ils soient sensiblement dirigés suivant un axe longitudinal (X-X) de la jonction tubulaire (2).
6. 6. Ensemble (7) selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les sillons (44A, 44B, 44C) ont une largeur circonférentielle comprise entre 0,5 et 3 MM.
7. 7. Ensemble (7) selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que, ledit talon (40) présentant une épaisseur inégale perpendiculairement à la face radialement extérieure (28), les sillons (44A, 44B, 44C) ont une profondeur maximale supérieure ou égale à 50%, de préférence supérieure ou égale à 80% de l'épaisseur maximale du talon.
8. 8. Ensemble (7) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les évidements (44) présentent un volume représentant entre 20% et 60%, depréférence environ 30%, du volume brut dudit talon (40) considéré sans les évidements (44).
9. 9. Jonction tubulaire (2) comprenant un bout uni (6), un bout à emboîtement (4) comportant une gorge intérieure (18) formant une paroi de gorge (20), et un ensemble d'étanchéité, caractérisée en ce que l'ensemble d'étanchéité est un ensemble d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, en ce que la garniture d'étanchéité (8) est disposée dans la gorge intérieure (18) autour du bout uni (6), et en ce que la face radialement extérieure (28) est dirigée vers la paroi de gorge (20) dans la position d'insertion du bout uni (6) dans le bout à emboîtement (4).10