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La presente invention concerne les garnitures d'etanchéi-
té à compression radiale pour canalisations, du type comprenant
d'une part une partie active annulaire en matériau élastomère
destinee à être comprimée radialement entre la surface extérieure
d'un bout mâle et la paroi d'un logement cylindrique menagé dans
un embo;tement dans lequel penètre le bout mâle, et d'autre part
des moyens d'ancrage dans l'emboîtement, la partie active
comportant une face annulaire exterieure, une face annulaire inte-
rieure et une face d'extrémité et présentant, lorsque la garni-
ture est au repos, un diamètre intérieur minimal superieur audiamètre exterieur du bout uni et un diamètre extérieur maximal
qui depasse ce diamètre intérieur minimal d'une quantite superieure
à l'ecart radial entre le logement et le bout mâle.
Ce type de joint, que montre par exemple le brevet
FR 1 562 486,est facile à monter, assure une bonne etancheite,et
a, dans le temps, une tenue satisfaisante, dans la mesure du
moins où le fluide transporte n'est pas agressif vis-à-vis de
l'elastomère.
Par contre, lorsque le fluide est agressif, on observe
une destruction de certaines parties de la face d'extremité de la
garniture, qui est tournee vers le fond de l'emboitement et se
- trouve au contact du fluide, et il semble que toutes les parties
ainsi detruites se trouvent, en service, en traction. Il semble
; que cette incapacite de la garniture à resister à l'attaque
chimique soit liee au fait que, dans la garniture connue du brevet
precite, la face d'extremite de la partie active soit mal definie
et se raccorde aux faces annulaires exterieure et interieure de
cette partie active par des arrondis.
L'invention a pour but de remedier à cet inconvenient
en fournissant une garniture d'etancheité à compression radiale
capable de resister d'elle-même aux fluides agressifs.
B
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Ainsi cette invention comprend une garniture d'étan-
chéité à compression radiale pour canalisations, et la combinai-
son constituée d'une longueur de canalisation présentant un bout
male uni généralement cylindrique, une longueur de canalisation
présentant un bout femelle ayant un emboitement pour recevoir le
bout male et une garniture d'étanchéité retenue dans l'emboitement
et servant à assurer l'étanchéité du raccordement des deux lon-
gueurs de canalisation entre elles, Dans de telles réalisations
la garniture comprend d'une part une partie active annulaire en
matériau élastombre destinée à 8tre comprimée radialement entre
la surface extérieure d'un bout male et la paroi d'un logement
cylindrique ménagé dans un emboitement dans lequel pénètre le
bout male et d'autre part desi~lmoyens d'ancrage dans l'emboitement.
La partie active de la garniture comporte une face annulaire ex-
térieure, une face annulaire intérieure et une face d'extrémité,
et elle présente lorsque la garniture est au repos un diamètre
intérieur minimal supérieur au diamètre extérieur du bout uni et
la différence entre le diamètre extérieur et le diamètre intérieur
est supérieure au double de l'écart radial ou à l'écart diamétral
entre le logement et le bout male. La face d'extrémité se raccor-
de à chacune des faces annulaires de la partie active par une
arete circulaire vive, et la flèche de l'arc engendrant la face
d'extrémité étant, lorsque la garniture est à l'état libre, au
plus égale au cinquième de la longueur de la corde associée.
Dans des réalisations particulières la corde est radiale
et elle peut être inclinée par rapport à la direction radiale.
L'arc peut se confondre avec la corde qui le sous tend tandis que
la face d'extrémité sera bombée ou bien concave avec deux lèvres.
Cette partie active aura dans l'ensemble, en coupe, la forme d'un
trapèze. Ces moyens d'ancrage prendront la forme d'un talon ad-
jacent à la partie active et alors la face extérieure de la par-
tie active sera tronconique et divergera à partir du talon d'an-
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crage. Ce talon pourra avoir une ~ace radialement int~rieure qui
se raccorde à celle de la partie active, le diamètre intérieur
minimal de ce talon étant supérieur au diamètre extérieur du bout
m~e.
B -lb-
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D'autres caract~rlstiques et avantages de l'lnvention
ressortiront de la descriptlon qui va suivre, donn~e à tltre
d'exemple non limitati~ et en regard du dessln annexe , sur
lequel :
- la Fig. 1 représente sch~matiquement , avec demi-coupe
axiale, un joint entre tuyaux equip~ d'une garniture d'etancheite
conforme ~ l'invention ;
- la Fig. 2 est une vue en coupe transversale de ce
joint prise suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1 ;
- la Flg. 3 montre à plus grande echelle la demi-section
axiale de la garniture d'etanch~ite ~ tat libre.
Le joint représenté aux Fig. 1 et 2 réunit deux éléments
de canalisation ou tuyaux 1 et 2 ~ peu près coaxiaux d'axe X-X.
Le premier tuyau 1 se termine par un emboItement 3 dans lequel
p~nètre le bout male unl 4 du second tuyau 2. Une garniture d'
- ~tanchéite 5 en materiau élastomare est comprimee radialement
entre l'emboItement 3 et le bout male 4.
Il est à noter que, sur les Fig. 1 et 2, dans un but
de clarté, les dimensions radiales des divers composants du joint
ont eta ~ortement e~agérees par rapport au diam~tre de la canali-
sation.
L'embo~tement 3 comporte, ~ partir de son fond 6, un
premier chambrage 7 cylindrique de diamètre superieur au diamatre
extérieur du bout mâle 4, puis un epaulement 8 à peu près radial
2S et un second chambrage cyllndrlque 9 de diametre supérieur au
premier et delimlte par une collerette radlale 10, dirlgée vers
1'lnterieur, qui ferme l'embo~tement en lalssant une ouverture
circulaire 11 de diametre ~ peu pre8 ègal ~ ~elul du cham~rage 7.
Une gorge circulalre 1~ adjacente ~ la collerette 10 est m~nagee
dans la parol du second ~hambrage 9.
Le bout unl 4 e-~t de dlam~tre exterieur constant et
presente à son extremite un chanfrein tronconique 13 destine ~
faciliter sa pen~tration dans l'emboItement 3 lors du montage du
joint.
3S La garniture d'~tanchelte 5, qui est d'une seule piece,
comprend une pa~tie actlve 14 fortement comprim~e radlalement
entre 1~ paroi d~ second chambrage 9 de 1'embo~tament 3 et la
sur~ace ex~rieure du bout m~le 4, et un talon d'ancrage 15
directement juxtapose ~ cette partie actlve 14 et dont une partie
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- 16 radia~ement ext8rieure est reçue dans la gorge 12 de l'emboi-
tement. Ce talon lS présente une face d'extrémité radiale plane
17 en appui contre la face interne de la collerette 10, tandis
que la partie active 14 de la garniture présente une face d'
extrémité 18 bomb8e espacée du fond 8 du chambrage 9, de sorte
que la compression de la garniture est purement radiale. En
service, cette face d'extrémité 18 est la seule partie de la
- ` garniture qui soit exposée au fluide véhiculé par la canalisation.
La Fig. 3 montre la section de la garniture 5 ~ 1'
état libre. Cette section présente les caractéristiques géométri-
ques suivantes :
La partie active 14 a une face lnt~rieure 19 cylindrique
de diamètre supérieur au diam~tre extérleur du bout mâle 4 ; sa
face extérieure 20 présente une forme tronconique convergente
lS vers l'entrée de l'emboitement, c'est-à-dire vers le talon 15. Le
diametre minimal de cette face 20, ~ sa jonction 21 avec le talon
d'ancrage lS , est égal à celui du second chambrage 9, et son
diamètre maximal, qui est celui d'une arête circulaire vive 22
selon laquelle elle se raccorde avec la surface d'extremite 18,
est supérieur au diamètre du chambrage 9,de la quantité convenable
; compte tenu des lois de compression de 1'81astomère employe.
La face d'extrémita 18 présente à peu pres la forme d'
un arc de cercle et se raccorde d'une part à la face extérieure
- 20 par l'arête 22, et d'autre part à la face intérieure 19 par
une autre arête vive circulaire 22a.
La section du talon 15 a, ~ l'état libre, la forme d'un
rectangle dont la partie extérieure 16 présente une dépouille 23
pour s'adàpter exactement dans la gorge 12 de l'emboîtement 3. Le
dlamatre extérieur du talon lS et ~a longueur axiale 1 sont res-
pecttvement égaux au dlamètre du fond de la yorge 12 et ~ la di-
mension axiale de celle-ci.
La face radialement intérleure lSa du talon 15 se rac-
corde directemant à c~lle 19 de la partie active 14, et les deux
diamètres sont ~$~.UX. En variante, la face interne de ce talon
peut, au lleu d'être cylindrlque, comme represente, être lgg~rement
~onique, et dans ce cas de pr8ference divergente vers l'entrée
de l'emboitement, de façon ~ favoriser la pén8tration du bout uni
dans ce dernier cependant, dans tous les cas, son diam~tre
int8rieur reste en tout polnt au molns 8gal au diamètre ext~rieur
~0 du bout uni.
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La corde 24 qui sous-tend l'arc générateur par rotation
autour de l'axe X-X de la face d'extr~mit~ 18 ~e la garniture 5,
c'est-~-dire qui joint les aretes 22 et 22a, est radiale. Cepen-
dant, en variante, cette corde peut être lnclinée dans un sens
S ou dans l'autre, comme représent~ en tralts mixtes en 24a et 24b.
En variante également, la face d'extrémité 18 peut etre
plane ou tronconique, auquel cas elle se confond en section avec
la corde correspondante, ou encore concave, comme représenté en-
traits mixtes en 18a, de façon ~ faire apparaître deux l~vres
destinées à s'appliquer contre le chambrage 9 de l'emboitement et
le bout male 4 et dirigées vers le fond de l.'emboItement.
En varlante encore, la face interne 19 peut converger
ou diverger, par exemple de façon tronconique, com~e représent~
en traits mixtes en lga et lgb, a partir du talon 15. Il en est
de meme de la face externe 20.
Plus g~néralement, la partie active 14 de la garniture
peut pr~senter des formes tres vari~es, et les moyens d'ancrage
de la garniture dans l'emboItement peuvent etre quelconques,
pourvu que les quatre conditions suivantes soient respectées :
a) le diamètre minimal Dm de sa face interne est plus grand que
le diamètre extérieur dl du bout uni, meme si cette face est
tronconique et divergente vers l'entrée, comme représenté en lga ;
b) son diamètre maximal DM est supérieur au diamètre d2 du
chambrage 9 et dépasse Dm d'une quantité ~rieure ~ d2-dl ;
c) dans le cas où la surface d'extr3mite 18 est convexe ou con-
cave, la fl~che maxlmale f de cette surface 18 est, en section
axiale, au plus ~gale au cinquième de la longueur e de la corde
~ssociée, que cette dernière soit rigoureu8ement radiale (corde
24) ou in~lin~e (corde 24a ou 24b). Cette dernlère condltion est
~vldemment v~rlfi~e lorsque la face 18 est pleine, puisque sa fl~-
che est alors nulle s
d~ en section axiale , la sur~ace 18 rencontre les races lnterne
et externe en formant des angles vifs.
En d'autres termes, les trois premiares relations
3S dimensionnelles s'écrivent :
(a) Dm > dl
(b) DM ~ Dm ~ d2 _ dl ;
(c) f ~ e/5 .
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Les conditlons (a) eb (b) sont illustr~es par la Pig. 2,
o~ la garniture ~ l'état libre a ét~ représent~e en traits mixtes.
On comprend que la llmitation de la grandeur de la
flèche f impose une limi~ation aux angles x et x' formes par les
faces 19 et 20 et les tangentes t et t' ~ l'arc 1~ ~ ses
extrémités.
Il est a noter que le diam~tre D du cercle de raccorde-
ment de la partie active 14 sur le talon d'ancrage 15 est toujours
supéxieur ~ d1, puisque la face interne de ce talon est en tous
ses points d'un diamètre supérieur ~ dl.Ce diamètre D est bien
entendu égal au diam~tre Dm lorsque la face 19 est cylindrique
ou diverge ~ partir du talon 15 (face lgb) Dans le cas contraire,
~face l9a), le diamètre Dm est celui de l'arête 22a.
Le montage d'un joint tel que décrit plus haut ne
présente aucune difficulté et s'opère de façon classique, en
introduLsant d'abord la garniture dans son logement de l'emboIte-
ment, puis en procédant à la pénétration du bout uni, ~ travers
la garniture, dans l'emboitement, le talon lS étant accroché
dans la gorge 12.
L'étanchéité du jolnt r~sulte de la réduction d'épaisseur
radiale de la partie actlve de la garnlture en élastom~re entre
son état libre et son état comprimé. Dan~ la présente réalisation,
cette r~duction est reportée totalement sur le coté extérieur
de 13 garniture. Pour que cette réduction ait effectivement lieu,
il faut bien entendu que la dlfférence entre DM et d soit suffi-
sante par rapport à la différence entre Dm et dl. La seule partie
de la garnlture au contact du fluide transporté est la face d'
extr~mit~ 18 d~limltée par les deux arêtes circulaires 22 et 22a,
qui limitent de façon nette l'~lastomère se trouvant au contact
des deux tuyaux.
On constate qu'une telle garniture présente la propri~t~
suivante : lorsque les quatre condltions (a), (b), (c) et (d)
indiqu~es plus haut sont vérifiées, le développement radial de la
face d'extr~mité de la garniture, c'est-à-dire la longueur de l'
3~ arc corre~pondant en sectlon, est supérieur au repos a son
d~veloppement radial apres compresslon.
Ceci a pour conséquence que, la garniture une fois
mont~e, sa face d'extrémit~ 18 n'a plus que des points en compres-
sion, et cela aussi bien dans le sens circonférentiel que dans le
sens radial, et l'experience montre que les agents qli sont
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ordinairemellt nulsibles ~ la bonne tenue de l'~lastom~re consti-
tutif de la garniture sont, dans ces conditions, sans action.
Il s'agit par exemple des agents que contiennent certalns fluides,
et notamment des gaz chargés de condensats aromatiques et
aliphatiques, et egalement des hydrocarbures, des solutions
a~ueuses, plastiques, acides ou salines.
Cet avantage important est obtenu sans modification des
tuyaux ni de leur mode d'assemblage et sans adjonction d'elements
auxiliaires aux joints classiques.
