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Joint pour assemblage de tuyauterie
L'invention a pour objet un joint pour assemblage de tuyauterie et plus particulièrement de tuyauterie de vapeur à haute pression.
Un tel assemblage doit assurer d'une part une étan- ohéité absolue à la pression et d'autre part une rigidité et une résistance parfaite aux efforts de flexion provoqués par la dilatation.
Dans les. assemblages de types. connus. l'étanchité est assurée par un joint (plastique ou autre) serré entre deux brides, lesquelles sont chargées. d'assurer la rigidité de l'ensemble mais qui ne viennent pas en contact l'une de l'autre et dont par suite les efforts de résistance se trans- mettent à l'organe d'étanchité.
Les efforts de flexion provo- qués par les dilatations inévitables dans un tracé sinueux de tuyauterie se traduisent donc par la compression du joint, du
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côté opposé à la poussée latérale et cette compression locale peut dépasser la résistance à l'écrasement de la matière du joint de sorte que si la température vient à baisser en provoquant une diminution de la compression du joint,
la bride revient partiellement à sa position primitive tandis que le joint aminci d'un coté par la com. pression excessive précédente laisse passer le fluide sous pression! Presque toutes les fuites que l'on observe dans les tuyauteries à naute pression ont une telle origine et ces phénomènes sont particulièrement marqués et difficiles à éviter pour les conduites de vapeur à pression élevée, surchauffée à haute température, dans lesquelles les phé- nomènes de dilatation provoquent des déformations très importantes.
Le système de joint suivant l'invention est destiné à remédier à ces inconvénients. Il est caractérisé prin- oipalement en ce que l'étanchéité est assurée par un or- gane spécial appliqué contre les joues de l'assemblgge par l'élasticité d'un organe distinct. Les dimensions e t l'en- combrement de l'organe (L'étanchéité en fin d'assemblage peuvent ainsi être déterminés de façon très exacte et en par- ticulier de façon que les deux brides d'assemblage métalliques viennent exactement en contact direct l'une de l'autre et subissent par conséquent à elles seules tous les efforts de déformation de la tuyauterie, lesquels sont sans action qur l'organe d'étanchéité proprement dit.
On constate alors que, en prévoyant des organes d'assemblage suffisamment robustes, ces déformations sont absolument sans action sur le joint et que la principale cause de fuite est ainsi éliminée.
Le dessin annexé permet de mieux comprendre l'invention.
La fig. 1 montre en coupe un assemblage de type connu et montre ses inconvénients.
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La fig.2 est une coupe d'ensemble de l'assemblage suivant l'invention après montage.
Les fig. 3 et 4 sont des coupes de détails à plus grande échelle montrant respectivement .l'assemblage avant et après montage.
Comme on le voit sur la fig.l, les joints habituels sont constitués par deux brides.! et a2 prenant appui sur les lèvres b et b des éléments de tubes c1 et c2 avee interposition d'un-joint platique d, le serrage de l'ensem- ble étant assuré par des boulons e. L'élément c2 étant supposé engagé dans un support fixe f et l'élément c1 étant supposé courbe, on conçoit que les dilatations auront pour effet d'exercer une poussée F qui tendra, à écraser en d le joint d.
Si cette poussée est suffisamment forte, la matière plastique d subira un écrasement- supérieur à son taux d'élasticité, de sorte que lorsque la température s'abais- sera.! elle ne reprendra plus son épaisseur normale, ce qui amorçera une fuite du côté d1.
L'assemblage suivant l'invention se compose de deux brides 1 et 2 dont la section est calculée en fonction de leffort à supporter et dans lesquelles les extrémités 3 et 4 des tuyaux à raccorder sont fixées par des moyens connus.
L'organe d'étanchéité proprement dit est constitué de deux bagues 5 et 6. La bague 5 constitue le joint proprement dit et est usinée en un métal relativement mou; sa surface extérieure est cylindrique et lisse, de diamètre primitif avant mise en place, inférieur de quelques @ dizièmes te millimètres au diamètre du logement correspondant ménagé.
Clans les brides; la surface intérieure est conique et se raccorde avec la surface extérieure de la bague 6 laquelle est construite en acier dûr et constitue un organe délasticité distinct du premier.
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Ces deux bagues ont des cotes telles que la bague intérieure emmanchée naturellement sans pression dans la bague extérieure ( comme représenté fig.3) pénètre d'une certaine quantité, par exemple un tiers, dans cette bague.
L'ensemble étant mis en place enre les deux brides comme indiqué: fig.3, on serre progressivement les boulons de façon à rapprocher ces deux brides tout en les laissant constamment parallèles l'une à 1'antre. Sous l'effort de pénétration de la bague élastique 6, la bague extérieure d'étancheité 5 se détend progressivement jusqu'à ce quelle ait rattrape.le jeu de montage de quelques dizièmes de millimètres et vienne en contact avec les surfaces cylin- driquea la et 2a des brides.
A partir de ce moment, la bagas intérieure 6 continue à pénétrer dans le joint 5 en appliquant celui-ci énergi- queme.at et en le moulant sur l'embrèvement des brides. Vers la fin, la bague intérieure 6 cède à son tour en se restrei- gnant élastiquement jusqu'au moment où les deux brides sont en contact l'une de l'autre. On voit alors que tous les efforts de déformation sont supportés par les brides et leurs boulons et sont sans action sur le joint proprement dit. On voit également que la valeur de l'étanchéité c'est- à-dire la force avec laquelle la bague plastique 5 est serrée est absolument indépendante de l'élasticité propre de cette bague et dépend uniquement de l'élasticité de la bague intérieure.
La section des bagues et la matière dont elles sont constituées sont choisies de telle façon que la limite d'élasticité puisse être @ dépassée pour la bague extérieure formant joint proprement dit et qu'il y ait défor- mation permanente de cette bague, tandis que pour la bague intérieure la limite d'élasticité, à la température de fonctionnement du joint ne soit pas atteinte.
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Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple, on conçoit notamment que l'organe d'élasticité intérieur pourrait être constitué de nombreuses manières et que l'organe d'étanchéité 5 pourrait être cylindrique, la compression pendant l'assemblage étant obtenue en constituant l'organe d'élasticité de deux bagues coniques, inverses stemboitant t'une dans l'autre; de même la bague interne peut être constituée de deux bagues symétriques également par rapport au même plan du joint.
REVENDICATIONS
1 ) Un joint de tuyauterie applicable plus particu- lièrement aux tuyauteries de vapeur à haute pression, carac- térisé en ce que l'organe d'étanchéité est comprimé par un organe d'élasticité distinct de ce dit organe d'étanchéité et distinct des brides elles-mêmes de manière que l'on puisse déterminer exactement la position définitive des deux élé- ments à assembler qui sera choisie telle que les deux. brides soient en contact direct et que par suite les organes de résistance mécanique aux déformations soient distincts des organes d'étanchéité.
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Gasket for pipe assembly
The subject of the invention is a joint for assembling piping and more particularly high pressure steam piping.
Such an assembly must ensure, on the one hand, absolute pressure-tightness and, on the other hand, rigidity and perfect resistance to bending forces caused by expansion.
In the. type assemblies. known. the seal is ensured by a gasket (plastic or other) clamped between two flanges, which are loaded. ensure the rigidity of the assembly but which do not come into contact with one another and consequently the resistance forces are transmitted to the sealing member.
The bending forces caused by the inevitable expansions in a sinuous pipe route therefore result in the compression of the joint, of the
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side opposite to the lateral thrust and this local compression can exceed the resistance to crushing of the material of the seal so that if the temperature drops causing a decrease in the compression of the seal,
the flange partially returns to its original position while the joint thinned on one side by the com. previous excessive pressure allows the pressurized fluid to pass through! Almost all the leaks that we observe in high pressure piping have such an origin and these phenomena are particularly marked and difficult to avoid for high pressure steam lines, superheated at high temperature, in which the phenomena of expansion causes very significant deformations.
The seal system according to the invention is intended to remedy these drawbacks. It is characterized mainly in that the tightness is ensured by a special member applied against the cheeks of the assembly by the elasticity of a separate member. The dimensions and the overall dimensions of the component (The tightness at the end of assembly can thus be determined very precisely and in particular so that the two metal assembly flanges come into direct contact exactly. 'one of the other and consequently undergo on their own all the forces of deformation of the pipe, which are without action qur the sealing member itself.
It is then observed that, by providing sufficiently robust assembly members, these deformations have absolutely no action on the seal and that the main cause of leakage is thus eliminated.
The appended drawing provides a better understanding of the invention.
Fig. 1 shows in section an assembly of known type and shows its drawbacks.
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FIG. 2 is an overall section of the assembly according to the invention after assembly.
Figs. 3 and 4 are detail sections on a larger scale showing the assembly before and after assembly respectively.
As can be seen in fig.l, the usual gaskets are made up of two flanges.! and a2 bearing on the lips b and b of the tube elements c1 and c2 with the interposition of a plastic seal d, the tightening of the assembly being ensured by bolts e. The element c2 being assumed to be engaged in a fixed support f and the element c1 being assumed to be curved, it will be understood that the expansions will have the effect of exerting a thrust F which will tend to crush the seal d at d.
If this thrust is strong enough, the plastic d will experience a crushing greater than its rate of elasticity, so that when the temperature drops.! it will no longer return to its normal thickness, which will initiate a leak on side d1.
The assembly according to the invention consists of two flanges 1 and 2, the section of which is calculated as a function of the effort to be supported and in which the ends 3 and 4 of the pipes to be connected are fixed by known means.
The actual sealing member consists of two rings 5 and 6. The ring 5 constitutes the seal itself and is machined from a relatively soft metal; its outer surface is cylindrical and smooth, with a pitch diameter before installation, a few tenths of a millimeter smaller than the diameter of the corresponding housing provided.
Clans the bridles; the inner surface is conical and connects with the outer surface of the ring 6 which is constructed of hard steel and constitutes a member of elasticity distinct from the first.
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These two rings have dimensions such that the inner ring fitted naturally without pressure in the outer ring (as shown in fig.3) penetrates a certain quantity, for example a third, into this ring.
The assembly being put in place between the two flanges as shown: fig.3, the bolts are gradually tightened so as to bring these two flanges together while leaving them constantly parallel to one another. Under the force of penetration of the elastic ring 6, the outer sealing ring 5 gradually relaxes until it catches up with the assembly play of a few tenths of a millimeter and comes into contact with the cylindrical surfaces of the cylinder. and 2a flanges.
From this moment, the inner bagas 6 continues to penetrate into the seal 5, applying the latter energetically and molding it onto the recess of the flanges. Towards the end, the inner ring 6 in turn gives way, restraining elastically until the two flanges are in contact with each other. It can then be seen that all the deformation forces are supported by the flanges and their bolts and have no action on the seal itself. It can also be seen that the value of the seal, that is to say the force with which the plastic ring 5 is tightened, is absolutely independent of the inherent elasticity of this ring and depends solely on the elasticity of the inner ring.
The cross-section of the rings and the material of which they are made are chosen such that the elastic limit can be exceeded for the outer ring forming the seal itself and that there is permanent deformation of this ring, while for the inner ring, the elastic limit at the operating temperature of the seal is not reached.
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Of course, the invention is not limited to the embodiment described and shown which was chosen only by way of example, it can be seen in particular that the internal elasticity member could be made in many ways and that the sealing member 5 could be cylindrical, the compression during assembly being obtained by constituting the resilient member of two conical rings, inversely fitting you into one another; likewise, the inner ring may consist of two symmetrical rings also with respect to the same plane of the seal.
CLAIMS
1) A pipe joint applicable more particularly to high pressure steam pipes, characterized in that the sealing member is compressed by a resilient member distinct from this said sealing member and distinct from the flanges themselves so that one can determine exactly the final position of the two elements to be assembled which will be chosen as both. flanges are in direct contact and therefore the members of mechanical resistance to deformation are separate from the sealing members.
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