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PERFECTIONNEMENTS-RELATIFS A DES TRONCONS DE-TUYAU.
La présente invention se rapporte à des tronçons de tuyau et en particulier, à la construction du bout mâle d'un tronçon de tuyau et elle vise à empêcher la fuite entre une bague de retenue dun bout mâle et la partie de conduit dun tronçon de tuyau dont fait partie la bague de retenue.
Le bout mâle du tronçon de tuyau conforme à la présente inven- tion est constitué par une extrémité dun conduit moulé qui peut être réalisé en béton ou en une autre matière susceptible d'être moulée et d'une bague de retenue en une matière dissemblabletelle que du métal, ces deux éléments formant une surface pour supporter une garniture en relation détanchéité à la ligne de séparation entre le conduit moulé et la bague pour empêcher la fuite entre le conduit et la bague.La garniture sert également à rendre étan- che le joint entre le bout mâle et l'organe d'accouplement extérieur qui est utilisé pour relier ensemble deux tronçons de tuyau.
Bien que des conceptions et des procédés de fabrication perfection- nés aient donné des conduits moulés qui résistent et restent étanches sous des pressions internes beaucoup plus élevées que précédemment, peu de choses ont été faites pour empêcher les fuites entre le conduit et la bague de retenue.
Les bagues de retenue en métal ont plusieurs buts. Elles munissent les extrémités des tronçons de tuyau dune matière tenace et élastique qui ré- ' siste au choc des coups qui sont inévitablement regus pendant la manipulation du tronçon de tuyau, elles renforcent les joints pour résister aux efforts dus à la pression interne, aux charges externes et à la flexion se produisant aux joints,elles servent également à obtenir une surface sur laquelle une garnitu- re d'étanchéité du joint peut glisser tout en restant étanche.
En dépit de tous les efforts antérieurs, il a été difficile sinon impossible,de réaliser une liaison étanche à l'eau entre le conduit du tron- çon de tuyau et la bagueLa difficulté provient en grande partie de la diffé- rence des coefficients de dilatation des deux matières et du retrait qui se
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produit dans le béton (ou autre matière moulée) quand il se durcit et se prend.
En raison de ces faits, ainsi que d'autres facteurs, un espace réel subsiste entre le corps principal ou conduit du trongon de tuyau et la bague, cet es- pace, bien qu'il soit faible, permet le passage de l'eau. Ce défaut se présen- tait quelle que soit la manière suivant laquelle les conduits moulés avaient été coulés et en la présence ou en l'absence de tension dans l'armature lon- gitudinale ou circonférentielle du conduit moulé. Les bagues de retenue en mé- tal constituent un élément important d'un tronçon de tuyau destiné à supporter des pressions élevées et le défaut dont on a parlé est sérieux parce que la perte d'eau due aux fuites est un gaspillage et que le suintement autrement qu'en petites quantités peut endommager la structure d'une canalisation.
La présente invention satisfait à un besoin existant depuis long- temps quant à l'obtention de l'étanchéité à l'eau entre les faces d'un conduit moulé et d'une bague de retenue et elle est susceptible d'être utilisée dans une variété de formes de tronçons de tuyau parmi lesquels certains ont été choisis pour des buts d'illustration, sans aucun caractère limitatif de la portée de l'invention.,
Sur le dessin : la figure 1 est une coupe d'un joint du type à bouts mâle et femel- le conforme à la présente invention ; la figure 2 est une coupe représentant un joint placé entre deux tronçons de tuyau à double bout mâle; la figure 3 est une coupe d'une variante d'un type de joint à bouts mâle et femelle;
la figure 4 est une coupe représentant un joint du type à bouts mâle et femelle dans lequel un logement retenant une garniture est logé dans le bout femelle ; les figure 5 et 6 représentent des formes différentes de bouts mâ- les qui peuvent être utilisées sur des tronçons de tuyau et dans des joints du genre illustré sur les figures 1 et 2; la figure 7 représente une forme modifiée de bout mâle du type il- lustré sur la figure 3; la figure 8 est une coupe longitudinale d'un joint destiné à un tuyau en béton à haute pression; la figure 9 est une coupe par 9-9 de la figure 8.
Le principe de l'invention est appliqué aux divers joints qui sont illustrés sur le dessin annexé et on comprendra qu'on peut l'appliquer aux deux extrémités à la fois ou seulement à l'une des extrémités d'un tron- gon de tuyau, selon que le trongon de tuyau doit comporter deux bouts mâles ou un bout mâle et un bout femelle. Le corps principal ou conduit d'un trongon de tuyau auquel la présente invention s'applique particulièrement est princi- palement réalisé en une matière moulée; on entend par là que la matière mou- lée constitue le principal obstacle au passage de l'eau ou d'un autre fluide à travers la paroi du conduit du trongon de tuyau.. La bague de retenue peut être réalisée en un métal approprié ou en une matière équivalente, telle que de l'ébonite ou une matière plastique droite.
Une matière susceptible d'être moulée communément utilisée dans la fabrication des trongons de tuyau est le béton, mais on peut utiliser d'autres matériaux appropriés qui deviennent durs et durables, telles que, par exemple, plusieurs matières plastiques synthétiques organiques. Etant donné que les trongons de tuyau auxquels s'applique l'invention sont communément réalisés en béton et en acier, on se référera à ses deux matières ci-après afin de sim- plifier la description de l'invention, mais sans intension de limiter sa portée.
La figure 1 illustre l'application de l'invention à un trongon de tuyau ordinaire comportant un corps tubulaire moulé 10 qui constitue le con- duit proprement dit du trongon de tuyau. Le bout mâle est la partie d'un tron-
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çon de tuyau qui pénètre dans un organe d'accouplement extérieur et est entou- ré par celui-ci. Comme on l'a représenté sur la figure 1, le bout mâle 11 pénètre dans un bout femelle 12 d'un trongon de tuyau similaire.Le bout mâle comprend une partie du conduit moulé 10, une bague en acier 13 qui est logée tout à fait à l'extrémité du bout mâle et un évidement circonférentiel 14 qui est constitué par le conduit moulé et la bague 13.
Lors de la fabrication du tronçon de tuyau, la bague 13 est sup- portée dans un moule et le béton est moulé en toute matière désirée.La ba- gue est calibrée en ce qui concerne sa rondeur et on la finit aux dimensions précises avant son montage. Le tronçon de tuyau est terminé quand le béton a fait prise. On peut utiliser tout moyen approprié pour fixer ou ancrer la bague dans une position fixe par rapport au béton, quoique, dans certains ty- pes de tronçons de tuyau, on y parvienne en rendant solidaires le béton avec la bague,
Une façon simple de fixer la bague en place consiste à utiliser plusieurs tiges 15 espacées circonférentiellement autour de la bague et pé- nétrant dans des ouvertures 16 de la bague. Chaque tige est filetée de manière à permettre sa fixation à la bague par une paire décrous 17, 18.
Le prolon- gement des tiges en arrière de la bague peut être rendu rugueux, pourvu d'un plus grand diamètre pour offrir une adhérence accrue au béton, et on peut obtenir le même résultat en utilisant un cercle ou bande de métal 19 qui est soudé sur chacune des tiges. Ainsi que cela ressort de la description qui va suivre, on peut mettre sous tension les tiges qui maintiennent la bague ter- minale en place si l'on désire obtenir un tronçon de tuyau précontraint.
Dans les organisations antérieures dans lesquelles une bague en acier était fixée sur l'extrémité d'un conduit moulé, la construction était telle qu'elle n'assurait pas qu'il ne se produirait pas une fuite entre le conduit et la bague. Les surfaces en contact ouvrent un chemin possible aux fuites de fluides, quels que soient le soin pris et l'habileté montrée lors de la construction du tronçon de tuyau.
Dans le mode de construction de la demanderesse, le point d'en- trée de l'eau entre les surfaces en contact du béton et de la bague est il- lustré en 20 sur la figure 1, endroit que l'on peut également considérer comme correspondant aux bords marginaux intérieurs des surfaces en contact qui sont directement exposés aux contenus fluides d'une canalisation, quelle que soit la forme de la bague de retenue. En l'absence d'un joint d'étanchéité, l'eau qui pénètre n'importe où autour du cercle 20 s'écoulerait sur la sur- face 21, à travers les ouvertures 22, passerait au-dessus de la surface ar- rière de la bague 13 et aboutirait à l'extérieur du tronçon de tuyau.
La présente invention élimine cette source de fuite en fabriquant le bout mâle de manière à former des surfaces séparées destinées à recevoir une garnitu- re pour la presser à la fois contre le béton et contre la bague sur des zo- nes entourant entièrement le tronçon de tuyau et en tous points des bords mar- ginaux des surfaces de contact 23 à l'extérieur du bout mâle.
Comme on 1-la représenté sur la figure 1, les parois d'un évide- ment annulaire 14 sont formées en partie par le béton et en partie par la ba- gue, et la garniture 24, qui est contenue dans l'évidement, recouvre (et est pressée contre) les surfaces adjacentes du béton et de la bague en tous points des bords marginaux des surfaces de contact 23 autour de 1'extérieur du bout mâle.Dans ce type de joint, la garniture 24 est habituellement réalisée en caoutchouc élastique ou en une matière analogue au caoutchouc et a la forme d'une bague ferméeo Quand on doit réunir deux tronçons de tuyau on place la bague à l'intérieur de l'évidement annulaire 14. Un organe d'accouplement extérieur constitué par un collier ou manchon est poussé sur le bout mâle.
La section transversale de la garniture est telle qu'il faut la déformer pour l'emprisonner dans l'évidement. Quand le joint est fermé, la garniture exer- ce une très haute pression sur les parois voisines du joint et obture ce der- nier hermétiquement. Le conduit en béton et la bague de retenue du bout mâle forment ensemble les surfaces de soutien ou portantes sur le bout mâle, sur- faces contre lesquelles la garniture est pressée par l'organe d'accouplement
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extérieur.
Une manière simple pour maintenir une bague de retenue en place dans un conduit moulé est illustrée sur la figure 1, mais dans les types de tronçons de tuyau en béton dans lesquels le béton est comprimé longitudinale- ment par des tiges d'aramature mises sous tension, on peut utiliser ces tiges et on'les utilise pour fixer les bagues des bouts mâles en place. On a re- présenté sur la figure 2 une forme de tronçon de tuyau de ce genre sur laquelle les bouts mâles 25 et 26 sont reliés aux extrémités de deux tronçons de tuyau à deux bouts mâles similaires.
Les tronçons sont moulés un par un dans un mou- le qui est construit de manière à supporter chacune des bagues 27 et 28 de bout mâle à chaque extrémité du moule.Les tiges longitudinales 29 sont mise s sous tension entre les bagues auxquelles elles sont fixées par des moyens appropriés, par exemple par des écrous 30. On verse le béton autour de l'armature 29 en a- cier et de parties des bagues 27 et 28 du bout mâle et il les noie à l'inté- rieur de la paroi du conduit en béton qui est en cours de formation. Quand le tronçon de tuyau est enlevé du moule, les tiges longitudinales 29 continuent à exercer une traction sur les bagues terminales et, par suite, à presser les bagues contre le béton.
La pression exercée par les bagues le long des surfa- ces en contact 31 tend à réduire au minimum la séparation entre ces surfaces, malgré un retrait quelconque du béton qui peut s'être produit.
On envisage habituellement l'utilisation des tronçons de tuyau dans lesquels le béton est précontraint pour les canalisations qui sont appelées à supporter des pressions appréciables. En conséquence, les surfaces en contact entre le béton et la bague de retenue qui sont soumises à la pression fluide sont susceptibles de fournir une échappée au fluide, sans tenir compte du fait que la pression repousse les deux surfaces l'une contre l'autre. Tout fluide pénétrant entre les surfaces en acier et en béton depuis l'extrémité du tuyau est empêché de s'échapper hors du joint grâce à la garniture comprimée 32 qui porte sur les surfaces voisines 33 et 34 de soutien de la garniture de la ba- gue du bout mâle et du béton, respectivement, en tous points de leurs bords marginaux circulaires 35.
L'espace 36 compris entre les extrémités des tron- gons de tuyau est fermé depuis l'extérieur par les garnitures 32 et 37 qui sont emprisonnées à l'intérieur du joint par un organe d'accouplement exté- rieur ou collier 38. Le collier illustré est destiné à représenter une forme classique de collier d'accouplement.
Le joint illustré sur la figure 3 applique le même principe que celui illustré sur les figures 1 et 2 pour empêcher les fuites au-dessus de la surface noyée 40 de la bague de retenue 41. Le joint entre le bord femelle 42 et le bout mâle 43 est rendu étanche par une garniture 44 qui est étroite- ment appliquée contre les surfaces 45 et 46 du bout mâle en béton et en acier, respectivement, et la surface portante intérieure 47 du bout femelle. Les sur- faces 45 et 46 constituent la paroi d'un évidement qui s'étend entièrement au- tour du bout mâle.
De même que pour les joints représentés sur les figures 1 et 2, la garniture chevauche la ligne de rencontre entre la surface 40 et les surfaces 45 et 46 de retenue de la garniture.Dans cette forme de bout mâle, la surface extérieure de la bague de retenue 41 est cylindrique et s'étend jus- qu'à l'extrémité du tronçon de tuyau. Le tronçon de tuyau est moulé, l'arma- ture en acier 48 étant logée dans ce tronçon et étant fixée à la bague de rete- nue 41 par des soudures 49. Les tiges longitudinales de l'armature peuvent être préalablement mises sous tension, si on le désire.
On a représenté sur la figure 4 un joint du type à bout femelle et bout mâle sur lequel la garniture 50 est reçue à l'intérieur d'un évidement an- nulaire 51 de la surface intérieure 52 du bout femelle 53La bague de retenue 54 en acier comporte un rebord 55 formant une surface 56 qui est de même éten- due que la surface 57 du conduit en béton et un rebord 58 s'étendant à l'inté- rieur du conduit. La bague de retenue 54 est fixée à 1?armature 59 en acier du tronçon de tuyau en la rendant solidaire du rebord 58.
Les surfaces de contact 60 situées entre la bague du bout mâle et le béton sont obturées de façon étan- che à l'intérieur du joint par la garniture 50 qui est appliquée contre des parties voisines des surfaces 56 et 57 de la bague de retenue et du conduit en
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béton respectivement,
Dans la forme de bout mâle illustrée sur la figure 5, la bague de retenue 62 vient en contact avec (et vient buter contre) la surface terminale entière du conduit 63 en béton et elle est maintenue en place par des tiges lon- gitudinales 64 préalablement mises sous tension qui sont soudées à la bague de' retenue. L'évidement circonférentiel 65 est formé en partie par le béton et en partie par la bague de retenue dont les surfaces adjacentes 66 et 67 se ren- contrent suivant une ligne circulaire en 68.
Une fuite entre les surfaces de contact 69 de l'acier et du béton ne peut se produire quand la garniture '61 est appliquée contre les surfaces 66 et 67.
On a illustré sur la figure 6 un tronçon de tuyau comportant une bague de retenue en forme de Z. Le corps 70 et le rebord terminal 71 consti- tuent le fond et l'une des parois latérales de l'évidement 72 recevant la gar- niture et la surface 73 du tuyau 74 en béton constitue l'autre paroi latérale de l'évidement. La ligne de rencontre annulaire de la paroi 73 avec le corps 70 est étanchéisée par une garniture reçue dans l'évidement en un joint fermé.
Un rebord 75 comporte un certain nombre de fentes 76 destinées à recevoir les extrémités des organes darmature longitudinales 77 qui comportent des crochets 78 pour s'engager dans le rebord.
Le bout mâle représenté sur la figure 7 est une variante du bout mâle.représenté sur la figure 3. La bague de retenue en acier 80 est de sec- tion transversale sensiblement en forme de U, la partie extérieure du corps for- mant une surface de soutien cylindrique 81 destinée à une garniture. La garni- ture, lorsqu'elle est reçue dans un joint fermé, porte sur la surface 81, la- surface terminale 82 du conduit et la surface portante intérieure du collier ou bout femelle entourant le joint. De cette manière, on empêche tout écoule- ment le long de la surface noyée de la bague de retenue. Chaque partie longitu- dinale du renforcement 83 est fixée à la bague de retenue 80 du bout mâle par un matage 84 qui vient porter contre les lèvres situées de chaque côté d'une fente 85.
On a illustré sur la figure 8 un joint entre un bout mâle et un bout femelle de tronçons de tuyau similaires 87 et 88 qui sont construits de manière à supporter des pressions hydrauliques internes très élevées. Chaque tronçon de tuyau comporte un conduit 89 en béton monolithique dans lequel une bague en acier est partiellement noyée à chaque extrémité. Les deux bagues 90, 91 sont formées de manière similaire à la bague de retenue 13 de la figure 1, mais la bague 90 sert de joint de retenue du bout mâle et l'autre bague 91 est logée à l'intérieur d'un bout femelle. On utilise la présente invention aux deux extrémités de la partie de conduit de ce type de tronçon de tuyau pour empêcher les pertes de fluide par échappement le long des surfaces noyées des bagues.
Quand la partie de conduit 89 est coulée, de préférence dans une machine de centrifugation, on maintient une paire de bagues¯ 90 et 91 à l'in- térieur du moule puis on tend et on fixe une pluralité de fils 92 au-dessus des rebords 93 des bagues de retenue. Les rebords sont radialement fendus pour four- nir un passage aux fils métalliques à travers eux. Les fils métalliques sont re- foulés à leur extrémité afin de constituer ainsi des têtes 94 disposées à l'in- térieur d'un évidement circonférentiel voisin du rebord dentelé 93. Les évide- ments annulaires recevant la garniture sont constitués en partie par les ba- gues et en partie par le béton.
La tension des fils a pour effet de retenir les surfaces de contact 95 entre les bagues et le béton dans une relation étroi- tement ajustée et de comprimer le béton même après avoir enlevé le conduit du moule.
Lors de la construction du bout femelle, on place une garniture 96 en caoutchouc élastique à l'intérieur de l'évidement recevant la garniture si- tuéà l'une des extrémités du conduit et on emmanche de force un collier 97 en acier sur la garniture.La garniture empêche toute fuite le long de la surface intérieure du collier et le long des surfaces de contact 95 entre le béton et la bague en acier. Le collier en acier 97 forme la surface intérieure du bout femelle du tuyau.
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Le collier 97 est immobilisé en position sur le conduit en béton par un enroulement de fil fortement mis sous tension 98 qui est enroulé suivant une hélice autour du conduit et au-dessus d'une ou de plusieurs plaques 99 relativement flexibles qui sont soudées au collier 97 et au collier auquel 1' extrémité du fil est attachée. Ce fil métallique place le conduit sous une compression circonférentielle et de cette manière augmente d'une manière ad- ditionnelle la résistance du tronçon de tuyau. L'extérieur du conduit, le fil, et toute autre armature, tels que le réseau 100, sont recouverts d'un enduit 101 de mortier.
Comme on le voit à l'examen de la figure 8, un joint de ce type en- tre les tronçons de tuyau reliés est fermé quand le bout mâle 102 d'un trongon de tuyau sur lequel on a placé une garniture 103-est introduit à l'intérieur du bout femelle d'un autre tronçon de tuyau. La garniture est maintenue dans l'évidement du bout mâle et empêche les fuites à l'extrémité du bout mâle vers l'extérieur du joint. La même garniture empêche la fuite à la surface noyée de la bague 90 de bout mâle en étanchéisant les surfaces de contact entre la bague et le béton sur la longueur de l'évidement recevant la garniture, de la même manière que celle décrite ci-dessus en se reportant à la construction illus- trée sur la figure 1.
On a décrit le principe de l'invention en ce qui concerne son ap- plication à un certain nombre de formes de tronçons de tuyaux, mais il est bien entendu que l'on peut l'appliquer à d'autres formes et il est bien entendu éga- lement que des divers modes de réalisation préférés décrits ci-dessus et re- présentés sur le dessin annexé ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limi- tatif et que l'on peut y apporter divers changements ou perfectionnements sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention.
REVENDICATIONS
1. Tronçon de tuyau comportant un conduit, une bague formée sépa- rément de ce conduit, et un dispositif fixant cette bague à l'une des extrémi- tés de ce conduit en contact mutuel avec celle-ci, trongon de béton dans le- quel ce conduit et cette bague forment ensemble une surface recevant la garni- ture adaptée pour loger une garniture en relation mutuelle d'étanchéité à l'in- terface entre le conduit et la bague.