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L'invention est relative aux joints pour assurer l'étanchéité de la liaison entre deux éléments de tuyauterie raccordés bout à bout (l'un au moins de ces éléments pouvant être constitué par un simple raccord relié de façon étanche à un récipient de forme quelconque) et elle concerne plus spécia- lement, mais non exclusivement, parmi ces joints, ceux montés sur les tuyauteries destinées à assurer la circulation de fluides corrosifs et/ou radioactifs susceptibles d'attaquer les joints ordinaires, fluides tels que vapeur à haute pression, liquide chimique, liquide à base de pétrole ou dérivé du pétrole,
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fluide destiné à l'exploitation de l'énergie nucléaire (eau lourde), etc.
Elle est principalement caractérisée en ce qu'un joint du genre en question comprend essentiellement un anneau métalli- que propre à être serré entre les deux dits éléments et à assu- rer l'étanchéité recherchée par contact métal sur métal dudit ¯anneau contre des portées correspondantes desdits éléments, ledit anneau et lesdites portées étant de préférence agencés de façon telle que ledit contact soit établi au voisinage immé- diat de la surface intérieare de la tuyauterie.
Selon une caractéristique complémentaire de l'invention, les portées métalliques de l'anneau présentent une dureté moins grande que les portées métalliques des éléments de tuyauterie pour lesquels on choisit un métal ayant une très grande dureté.
Ce dernier métal sera par exemple un acier très dur au molybdène ou l'alliage à base de cobalt comnu sous le nom de stellite et il pourra être utilisé sous la forme d'un métal d'apport déposé sur les éléments de la tuyauterie à l'emplacement desdites por- tées métalliques ou être constitué par l'élément même constitu- tif de la tuyauterie ou d'une partie de la tuyauterie.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les pro- fils en section axiale des différentes portées seront choisis de façon à obtenir des surfaces de contact très réduites se rappro- chant de contacts linéaires comme pour des contacts de couteaux.
Par exemple, les portées des éléments de la tuyauterie pourront être des plages planes disposées suivant des plans perpendicu- laires à l'axe de la tuyauterie, tandis que les portées de l'anneau métallique seront constituées par les arêtes vives d'étroites couronnes saillantes en forme de couteaux.
L'anneau de métal peut être par exemple en acier ordinai-
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re, en acier au nickel, en acier inoxydable, etc..
On décrira ci-après, d'une façon bien entendu non limitative de l'invention, un exemple d'exécution de celle-ci en référence au dessin annexé dans lequel : la figure 1 représente en demi-coupe axiale l'ensemble de deux éléments de tuyauterie raccordées bout à bout à l'aide d'un joint établi conformément à l'invention, et la figure 2 représente à une échelle agrandie en coupe axiale partielle l'anneau métallique comporté par ledit joint.
Sur la fig. l, on a désigné par 1 et 2 deux brides métalliques à raccorder soudées par les cordons de soudure 3 et 4 aux éléments de tuyauterie 5 et 6. Ces brides peuvent être ser' rées l'une contre l'autre par des contre-brides ou anneaux de serrage 7 et 8 qui sont traversés par des boulons de serrage 9, disposés en cercle autour de la tuyauterie dont l'axe est indiqué en 10.
Les brides 1 et 2 comportent, autour de la surface intérieure de la tuyauterie, un évidement (respectivement 11 et 12) de profil rectangulaire en coupe axiale et une paroi de cet évidement située dans un plan perpendiculaire à l'axe forme une portée de contact pour l'anneau de métal 13 propre à être serré dans le logement formé par les évidements complémentaires 11 et 12 situés en regard l'un de l'autre.
L'anneau 13, représenté à plus grande échelle sur la figure 2, comporte en section axiale un profil général rectan- gulaire, mais avec deux étroites couronnes faisant saillie en direction axiale et terminées par des arêtes vives 14 et 15 au voisinage de sa surface intérieure 16, de telle façon que ces
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couronnes en forme de couteaux constituent les portées destinées à venir en contact avec les portées des évidements 11 et 12 lors du serrage, sans que les autres régions de l'anneau portent contre les parois desdits évidements. En outre la largeur de l'anneau 13 au niveau des arêtes 14 et 15 est supérieure au total des profondeurs axiales des logements 11 et 12 de façon que la pression de serrage ne s'exerce que sur les portées définies ci-dessus et non sur les autres surfaces en regard des brides.
La bride 1 comporte en outre avantageusement deux gorges concentriques 17 et 19 pour le logement de joints complé- mentaires entre les deux brides. Une gorge intermédiaire 18 de la bride 2 peut communiquer avec un trou de' contrôle 20 s'ouvrant latéralement sur la surface périphérique de la bride 2 et destiné à recevoir un bouchon fileté dont l'enlèvement peut permettre la détection des fuites éventuelles ayant atteint la gorge 18.
Un autre trou de contrôle 21 analogue, disposé dans un autre plan radial (et représenté en trait mixte sur la figure 1) peut communiquer avec le logement 12 à l'extérieur de l'arête ou couronne 15 pour permettre de détecter les fuites éventuelles qui franchissent le seul joint de métal 13.
Chacun des trous 20 et 21 est prévu de façon que son axe se trouve dans un plan radial au miliéu de l'écart angulaire compris entre les axee de deux boulons 9 consécutifs de façon à être accessible entre ces boulons.
Comme on l'a indiqué, l'anneau 13 est en métal de dure- té moindre que les portées planes des logements 11 et 12, de sorte que le serrage exercé par les boulons 9 a pour effet d'écraser contre les portées planes des logements 11 et 12 les
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portées en forme de couteaux 14 et 15 de l'anneau 13. On réalise ainsi un double joint métal sur métal par double contact presque linéaire entre l'anneau 13 et les deux brides 1 et 2.
Les surfaces réduites des portées assurent une très forte pression de serrage qui se répartit régulièrement entre les deux couronnes de contact et tout le long de la circonférence de chaque couronne. Cette très forte pression assure-l'obtention de l'étanchéité recherchée.
Il est bien entendu, comme il résulte déjà de ce qui précède, que l'exemple décrit ci-dessus et représenté sur le dessin n'a aucun caractère limitatif et notamment que les profils du joint de métal disposé entre les deux éléments de tuyauterie et les profils des portées des trois parties pourraient être différentes sans sortir du cadre de l'invention.
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The invention relates to joints for ensuring the tightness of the connection between two piping elements connected end to end (at least one of these elements can be constituted by a simple connection connected in a leaktight manner to a receptacle of any shape ) and it relates more specifically, but not exclusively, among these seals, to those mounted on the pipes intended to ensure the circulation of corrosive and / or radioactive fluids liable to attack ordinary seals, fluids such as high pressure steam, chemical liquid, petroleum based liquid or petroleum derivative,
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fluid intended for the exploitation of nuclear energy (heavy water), etc.
It is mainly characterized in that a seal of the type in question essentially comprises a metal ring capable of being clamped between the two said elements and of ensuring the desired seal by metal-to-metal contact of said ring against bearing surfaces. of said elements, said ring and said bearing surfaces preferably being arranged such that said contact is established in the immediate vicinity of the interior surface of the piping.
According to a complementary characteristic of the invention, the metal surfaces of the ring have a lower hardness than the metal surfaces of the pipe elements for which a metal having a very high hardness is chosen.
The latter metal will for example be a very hard molybdenum steel or the cobalt-based alloy known under the name of stellite and it may be used in the form of a filler metal deposited on the elements of the piping at the same time. 'location of said metal spans or be constituted by the element itself constituting the piping or part of the piping.
According to another characteristic of the invention, the profiles in axial section of the different bearing surfaces will be chosen so as to obtain very small contact surfaces approaching linear contacts as for knife contacts.
For example, the spans of the elements of the piping may be flat areas arranged in planes perpendicular to the axis of the piping, while the spans of the metal ring will be formed by the sharp edges of narrow projecting rings. shaped like knives.
The metal ring can be, for example, of ordinary steel.
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re, nickel steel, stainless steel, etc.
An example of execution thereof will be described below, in a way that is of course not limiting on the invention, with reference to the appended drawing in which: FIG. 1 represents in axial half-section the set of two piping elements connected end to end by means of a joint established in accordance with the invention, and FIG. 2 shows on an enlarged scale in partial axial section the metal ring comprised by said joint.
In fig. 1, there are designated by 1 and 2 two metal flanges to be connected welded by the weld beads 3 and 4 to the piping elements 5 and 6. These flanges can be tightened against each other by counter flanges or clamping rings 7 and 8 which are crossed by clamping bolts 9, arranged in a circle around the pipe whose axis is indicated at 10.
The flanges 1 and 2 comprise, around the inner surface of the pipe, a recess (respectively 11 and 12) of rectangular profile in axial section and a wall of this recess located in a plane perpendicular to the axis forms a contact surface for the metal ring 13 suitable for being clamped in the housing formed by the complementary recesses 11 and 12 located opposite one another.
The ring 13, shown on a larger scale in Figure 2, has in axial section a general rectangular profile, but with two narrow rings projecting in the axial direction and terminated by sharp edges 14 and 15 in the vicinity of its surface. interior 16, so that these
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Crowns in the form of knives constitute the bearing surfaces intended to come into contact with the bearing surfaces of the recesses 11 and 12 during tightening, without the other regions of the ring bearing against the walls of said recesses. In addition, the width of the ring 13 at the level of the edges 14 and 15 is greater than the total of the axial depths of the housings 11 and 12 so that the clamping pressure is exerted only on the surfaces defined above and not on the other surfaces facing the flanges.
The flange 1 also advantageously comprises two concentric grooves 17 and 19 for accommodating complementary seals between the two flanges. An intermediate groove 18 of the flange 2 can communicate with a control hole 20 opening laterally on the peripheral surface of the flange 2 and intended to receive a threaded plug, the removal of which can allow the detection of any leaks having reached the end. throat 18.
Another similar inspection hole 21, arranged in another radial plane (and shown in phantom in FIG. 1) can communicate with the housing 12 outside the ridge or crown 15 to make it possible to detect any leaks which may occur. cross the only metal joint 13.
Each of the holes 20 and 21 is provided so that its axis is located in a radial plane at the midpoint of the angular difference between the axes of two consecutive bolts 9 so as to be accessible between these bolts.
As indicated, the ring 13 is made of metal of lesser hardness than the flat surfaces of the housings 11 and 12, so that the tightening exerted by the bolts 9 has the effect of crushing against the flat surfaces of the units 11 and 12
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carried in the form of knives 14 and 15 of the ring 13. A double metal-to-metal seal is thus produced by almost linear double contact between the ring 13 and the two flanges 1 and 2.
The reduced bearing surfaces ensure a very high clamping pressure which is evenly distributed between the two contact crowns and all along the circumference of each crown. This very high pressure ensures that the desired seal is obtained.
It is understood, as it already follows from the foregoing, that the example described above and shown in the drawing is in no way limiting and in particular that the profiles of the metal seal arranged between the two piping elements and the profiles of the litters of the three parts could be different without departing from the scope of the invention.