Joint d'étanchéité.
L'invention concerne un joint d'étanchéité résistant au feu, destiné à être inséré entre deux tubulures à raccorder entre elles, comportant chacune deux conduits concentriques.
Le joint d'étanchéité suivant l'invention a été mis au point, de manière plus particulière, pour le raccordement à une conduite de distribution de gaz (gaz de houille, gaz naturel ou analogues), d'un compteur à gaz du type dit "à raccord unique" ou "monotubulaire". L'invention sera décrite ci-après en se référant à cette application particulière du joint d'étanchéité, mais il doit être entendu que d'autres applications sont également possibles.
Les compteurs de gaz sont montés à l'entrée du réseau de l'abonné, soit au moyen de deux raccords (ce sont les compteurs à deux raccords ou bitubulaires), soit au moyen d'un seul raccord (ce sont les compteurs à raccord unique ou monotubulaires). Ce dernier raccord présente deux orifices coaxiaux.
Le raccord pour compteur monotubulaire comporte deux orifices concentriques dont l'un correspond à l'entrée du compteur et l'autre à la sortie de celuici. Le raccord monotubulaire est pourvu d'un joint d'étanchéité présentant deux plages d'étanchéité concentriques qu'il est facile de réaliser au moyen d'une garniture comportant deux parties annulaires dont l'agencement concentrique est assuré par au moins une partie radiale qui solidarise entre elles les parties annulaires.
Les installations de distribution de gaz doivent restées raisonnablement étanches en cas d'incendie, malgré l'exposition au feu, et ce, pendant une durée suffisante. A cet effet, les normes prévoient une limite tolérable pour les fuites lors de l'exposition à une température définie, pendant une durée imposée. Un raccord monotubulaire de compteur à gaz doit donc présenter une étanchéité suffisante dans des conditions d'incendie.
On a proposé et utilisé des joints en matière ignifuge, par exemple en aggloméré de fibres d'amiante.
De tels joints ignifuges ont une excellente résistance au feu, mais présentent un certain nombre d'inconvénients; en particulier, ils ne sont pas élastiques et, après l'installation et le serrage du raccord, un certain fluage se fait, ce qui nécessite un deuxième serrage quelques heures après le premier serrage (généralement le lendemain), ce qui nécessite un deuxième passage des ouvriers installateurs.
L'étanchéité des raccords à joints en matière ignifuge n'est donc obtenue qu'au prix d'un coût de main-d'oeuvre accru, ce qui enlève une grande partie des avantages du système monotubulaire par rapport au système bitubulaire.
Un raccord monotubulaire doit pouvoir répondre à un certain nombre de critères qui paraissent contradictoires, notamment :
- étanchéité parfaite en utilisation normale,
- étanchéité suffisante dans des conditions d'incendie,
- facilité et sécurité d'installation,
- simplicité et économie de réalisation.
Le but de l'invention est de répondre de manière optimale à ces divers critères, en réalisant un joint d'étanchéité pour raccord monotubulaire, qui est
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manière économique, qui est facile à installer en ne nécessitant en particulier qu'un seul serrage du raccord, et qui assure une étanchéité parfaite en utilisation normale et une étanchéité suffisante dans des conditions d'incendie (satisfaisant au moins aux normes imposées en la matière).
L'invention a pour objet un joint d'étanchéité résistant aux températures élevées, destiné à être inséré entre deux tubulures à raccorder entre elles, comportant chacune deux conduits concentriques présentant des faces d'about annulaires planes perpendiculaires à l'axe des conduits, le conduit extérieur de la première tubulure portant extérieurement, en retrait par rapport à sa face d'about, une bague filetée faisant corps avec elle, formant ainsi une feuillure annulaire le long du bord extérieur de l'extrémité libre de cette première tubulure, le conduit extérieur de la seconde tubulure comportant, au ras de sa face d'about, une bride dirigée vers l'extérieur, l'extrémité libre du conduit intérieur de la seconde tubulure comportant, du côté intérieur, un petit rebord qui fait saillie par rapport à la face d'about,
les deux tubulures pouvant être raccordées et serrées l'une vers l'autre au moyen d'un écrou qui se visse sur la bague filetée de la première tubulure, en prenant appui sur la bride de la seconde tubulure; le joint d'étanchéité suivant l'invention comprend :
- une garniture élastique qui présente des surfaces d'appui planes et parallèles, occupant deux zones annulaires concentriques rendues solidaires l'une de l'autre par des régions radiales qui en font partie intégrante, et
- une bague métallique entourant la garniture élastique, la face intérieure de la bague métallique et le bord extérieur de la garniture élastique présentant la forme d'une surface cylindrique;
les dimensions radiales de la bague métallique et des zones annulaires concentriques de la garniture élastique étant telles - que la garniture élastique est maintenue dans la bague métallique avec un serrage suffisant pour que le joint puisse être saisi et mis en place en étant tenu par la bague métallique seulement,
- et que, lors de la mise en place du joint d'étanchéité et du serrage subséquent des tubulures l'une vers l'autre, les zones annulaires de la garniture élastique sont serrées entre les faces d'about des conduits des deux tubulures, la zone annulaire centrale étant engagée autour du petit rebord de la seconde tubulure, et la bague métallique s'engage dans la feuillure annulaire de la première tubulure jusqu'à être serrée entre le fond de cette feuillure et la bride de la seconde tubulure.
La garniture élastique du joint d'étanchéité est faite en une matière souple et élastique qui est avantageusement un élastomère et, de préférence, un caoutchouc synthétique.
La bague métallique est faite en un métal ayant une bonne résistance aux températures élevées, tel que le laiton.
Suivant une forme d'exécution préférée, la bague métallique et la garniture élastique ont la même épaisseur.
L'invention est décrite plus en détail ciaprès avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
la Fig. 1 est une vue en plan du joint d'étanchéité conforme à l'invention, comportant une garniture élastique et une bague métallique;
la Fig. 2 est une vue en coupe de la garniture élastique (suivant la ligne A-A de la Fig. 1);
la Fig. 3 est une vue en coupe de la bague métallique (suivant la ligne A-A de la Fig. 1);
la Fig. 4 est une vue en coupe axiale d'une tubulure de raccordement solidaire d'une conduite de distribution de gaz, conçue pour y raccorder un compteur à gaz "à raccord unique" (ou "monotubulaire");
la Fig. 5 est une vue en coupe axiale de la tubulure de raccordement d'un compteur à gaz "à raccord unique" (ou "monotubulaire");
la Fig. 6 est une vue en coupe (suivant la ligne A-A de la Fig. 1) du joint d'étanchéité et est dessinée en alignement avec les Fig. 4 et 5 pour illustrer la présentation du joint d'étanchéité devant les faces d'about des deux tubulures à raccorder;
la Fig. 7 est une vue partielle en coupe, à plus grande échelle, montrant le montage réalisé après mise en place et serrage du joint d'étanchéité.
Le joint d'étanchéité 1, suivant l'invention, est représenté en plan à la Fig. 1. Il comprend une garniture élastique ronde 2 logée (et légèrement serrée) dans une bague métallique 3. La garniture élastique 2 est essentiellement composée d'une zone d'étanchéité annulaire intérieure 4 et d'une zone d'étanchéité annulaire extérieure 5 qui sont concentriques et rendues solidaires l'une de l'autre par trois régions radiales 6. Les deux zones d'étanchéité annulaires 4 et 5 délimitent une ouverture intérieure 7 et une ouverture extérieure 8, qui sont dès lors aussi concentriques. L'ouverture extérieure 8 est interrompue en trois endroits angulairement équidistants par les régions radiales 6.
Les zones d'étanchéité 4 et 5 et les ouvertures 7 et 8 sont dimensionnées pour coïncider avec les faces d'about et les orifices en agencement coaxial des tubulures à raccorder entre elles, comme le montre la comparaison des Fig. 4, 5 et 6.
Le diamètre intérieur de la bague métallique 3 est tel que la garniture élastique 2 s'adapte avec un léger serrage dans la bague 3, de sorte que le joint d'étanchéité 1 puisse être saisi entre les doigts et posé en place sans se démonter, tout en permettant un mouvemant relatif axial de la garniture élastique 2 par rapport à la bague métallique 3 lors du serrage.
L'épaisseur axiale de la bague métallique 3 est la même que l'épaisseur de la garniture élastique 2.
Dans l'exemple particulier illustré, cette épaisseur est de 3 mm.
La Fig. 4, qui est une coupe de la tubulure de raccordement 9 solidaire d'une conduite de distribution de gaz, montre le conduit intérieur 10 et le conduit extérieur 11. Le conduit extérieur 11 porte extérieurement une bague filetée 13 faisant corps avec lui. Cette bague filetée 13 est située légèrement en retrait
(de 1,2 mm) par rapport à la face d'about du conduit extérieur 11 en formant ainsi, le long du bord extérieur de l'extrémité libre du conduit extérieur 11, une feuillure annulaire 12. Le conduit intérieur 10 définit un orifice central 14 et, en combinaison avec le conduit extérieur 11, un orifice extérieur 15, ces orifices étant coaxiaux. Les faces d'about 16 et 17 des conduits intérieur 10 et extérieur 11 sont planes et perpendiculaires à l'axe des conduits 10 et 11.
La Fig. 5, qui est une coupe de la tubulure de raccordement 18 d'un compteur à gaz "à raccord unique", montre un conduit intérieur 19 et un conduit extérieur
20. Le conduit extérieur 20 comporte, au ras de sa face d'about 21, une bride 22 dirigée vers l'extérieur. L'extrémité libre du conduit intérieur 19 comporte, du côté intérieur, un petit rebord 23 qui fait saillie par rapport à la face d'about 24 de ce conduit intérieur 19.
Le conduit intérieur 19 définit un orifice central 25 et, en combinaison avec le conduit extérieur 20, un orifice extérieur 26. Les orifices 25 et 26 sont coaxiaux et correspondent, respectivement, aux orifices
14 et 15 de la tubulure 9 montrée à la Fig. 4.
Après mise en place du joint d'étanchéité 2, les tubulures 9 et 18 peuvent être raccordées et serrées l'une vers l'autre au moyen d'un écrou 27
(montré seulement à la Fig. 7), qui se visse sur la bague filetée 13 de la tubulure 9, en prenant appui sur la bride 22 du conduit extérieur 20 de la tubulure 18.
Comme le montre la Fig. 7 qui est une vue partielle en coupe (à plus grande échelle) du montage réalisé après mise en place et serrage du joint d'étanchéité 1 entre les faces d'about des tubulures 9 et 18, la zone annulaire 4 de la garniture élastique 2 est engagée autour du petit rebord 23 du conduit intérieur
19 de la tubulure 18. Les zones annulaires 4 et 5 sont serrées (et écrasées de 1,2 mm) entre les faces d'about
16, 17, 21 et 24 des conduits des tubulures 9 et 18 raccordées. La bague métallique 3 s'engage dans la feuillure annulaire 12 du conduit extérieur 11 de la tubulure 9 en s'engageant ainsi autour de l'extrémité libre du conduit 11.
Le serrage de la garniture élastique du joint 1 entre les faces d'about (16, 17, 21 et 24) des conduits des tubulures 9 et 18 est arrêté lorsque la bague métallique 3 est serrée entre le fond de la feuillure 12 de la tubulure 9 et la bride 22 de la tubulure 18.
Dans ces conditions, une étanchéité totale est assurée, en service normal, grâce aux zones annulaires 4 et 5 de la garniture élastique 2, et une étanchéité satisfaisante (répondant au moins aux normes en la matière) est garantie par la bague métallique 3 en cas d'exposition à une température assez élevée (incendie) qui détruit la garniture élastique 2.
Avantageusement, la garniture élastique 2 est faite de caoutchouc synthétique, mais d'autres élastomères ayant des propriétés analogues conviennent. La bague 3 est avantageusement en laiton, ce qui lui procure une malléabilité suffisante pour être serrée entre les tubulures 9 et 18 sans endommager celles-ci qui sont en un métal ferreux (fonte malléable, par exemple). Il reste donc possible, lors d'une réparation ou d'un changement de compteur, d'ôter la garniture élastique 2 et la bague 3 sans endommager les tubulures 9 et 18.
Il est par ailleurs évident que la garniture
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risque que la bague 3 se détache de la garniture élastique 2, et que l'ensemble est aisé à serrer en place au moyen de l'écrou 27.
Seal.
The invention relates to a fire-resistant seal, intended to be inserted between two pipes to be connected together, each comprising two concentric conduits.
The gasket according to the invention has been developed, more particularly, for connection to a gas distribution pipe (coal gas, natural gas or the like), of a gas meter of the so-called type "single fitting" or "single pipe". The invention will be described below with reference to this particular application of the seal, but it should be understood that other applications are also possible.
The gas meters are mounted at the entrance to the subscriber network, either by means of two fittings (these are two-pipe or two-pipe meters), or by means of a single fitting (these are the connection meters single or monotubular). This last connector has two coaxial orifices.
The connection for a single-tube meter has two concentric orifices, one of which corresponds to the input of the meter and the other to the output of that. The monotube connection is provided with a seal having two concentric sealing pads which can easily be produced by means of a gasket comprising two annular parts, the concentric arrangement of which is ensured by at least one radial part which joins the annular parts together.
Gas distribution installations must remain reasonably tight in the event of a fire, despite exposure to fire, for a sufficient period of time. To this end, the standards provide a tolerable limit for leaks when exposed to a defined temperature, for an imposed period. A single-pipe gas meter connection must therefore be sufficiently leaktight under fire conditions.
Seals have been proposed and used in flame retardant material, for example in asbestos fiber agglomerate.
Such flame retardant seals have excellent fire resistance, but have a number of drawbacks; in particular, they are not elastic and, after installation and tightening of the fitting, a certain creep takes place, which requires a second tightening a few hours after the first tightening (generally the next day), which requires a second pass installation workers.
Sealing of fire-retardant joint fittings is therefore only obtained at the cost of increased labor cost, which removes a large part of the advantages of the single-tube system compared to the two-tube system.
A monotube fitting must be able to meet a certain number of criteria which seem contradictory, in particular:
- perfect tightness in normal use,
- sufficient tightness under fire conditions,
- ease and security of installation,
- simplicity and economy of realization.
The object of the invention is to optimally meet these various criteria, by producing a seal for a monotube connection, which is
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economical, which is easy to install, requiring in particular only one tightening of the connector, and which ensures perfect sealing in normal use and sufficient sealing in fire conditions (satisfying at least the standards imposed in the matter ).
The subject of the invention is a seal resistant to high temperatures, intended to be inserted between two pipes to be connected together, each comprising two concentric conduits having planar annular end faces perpendicular to the axis of the conduits, the outer conduit of the first tube carrying externally, set back from its end face, a threaded ring integral with it, thus forming an annular rebate along the outer edge of the free end of this first tube, the conduit outside of the second tubing comprising, flush with its end face, a flange directed towards the outside, the free end of the inner conduit of the second tubing comprising, on the inside, a small flange which projects from the end face,
the two pipes can be connected and tightened towards each other by means of a nut which screws onto the threaded ring of the first pipe, bearing on the flange of the second pipe; the seal according to the invention comprises:
an elastic lining which has planar and parallel bearing surfaces, occupying two concentric annular zones made integral with one another by radial regions which form an integral part thereof, and
- a metal ring surrounding the elastic lining, the inner face of the metal ring and the outer edge of the elastic lining having the shape of a cylindrical surface;
the radial dimensions of the metal ring and of the concentric annular zones of the elastic packing being such that the elastic packing is held in the metal ring with sufficient tightening so that the seal can be grasped and put in place while being held by the ring metallic only,
- and that, during the fitting of the seal and the subsequent tightening of the pipes towards one another, the annular zones of the elastic lining are clamped between the end faces of the conduits of the two pipes, the central annular zone being engaged around the small rim of the second tubing, and the metal ring engages in the annular rebate of the first tubing until it is clamped between the bottom of this rebate and the flange of the second tubing.
The elastic packing of the seal is made of a flexible and elastic material which is advantageously an elastomer and, preferably, a synthetic rubber.
The metal ring is made of a metal having good resistance to high temperatures, such as brass.
According to a preferred embodiment, the metal ring and the elastic lining have the same thickness.
The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is a plan view of the seal according to the invention, comprising an elastic gasket and a metal ring;
Fig. 2 is a sectional view of the elastic lining (along the line A-A in FIG. 1);
Fig. 3 is a sectional view of the metal ring (along the line A-A in Fig. 1);
Fig. 4 is an axial sectional view of a connection tube integral with a gas distribution pipe, designed to connect a "single connection" (or "monotubular") gas meter to it;
Fig. 5 is an axial sectional view of the connection pipe of a "single connection" (or "monotubular") gas meter;
Fig. 6 is a sectional view (along line A-A of FIG. 1) of the seal and is drawn in alignment with FIGS. 4 and 5 to illustrate the presentation of the seal in front of the end faces of the two pipes to be connected;
Fig. 7 is a partial sectional view, on a larger scale, showing the assembly carried out after fitting and tightening the seal.
The seal 1 according to the invention is shown in plan in FIG. 1. It comprises a round elastic seal 2 housed (and slightly tightened) in a metal ring 3. The elastic seal 2 is essentially composed of an interior annular sealing zone 4 and an exterior annular sealing zone 5 which are concentric and made integral with one another by three radial regions 6. The two annular sealing zones 4 and 5 delimit an internal opening 7 and an external opening 8, which are therefore also concentric. The external opening 8 is interrupted in three angularly equidistant places by the radial regions 6.
The sealing zones 4 and 5 and the openings 7 and 8 are dimensioned to coincide with the end faces and the orifices in coaxial arrangement of the pipes to be connected together, as shown in the comparison of FIGS. 4, 5 and 6.
The internal diameter of the metal ring 3 is such that the elastic lining 2 adapts with a slight tightening in the ring 3, so that the seal 1 can be grasped between the fingers and placed in place without being dismantled, while allowing an axial relative movement of the elastic lining 2 relative to the metal ring 3 during tightening.
The axial thickness of the metal ring 3 is the same as the thickness of the elastic lining 2.
In the particular example illustrated, this thickness is 3 mm.
Fig. 4, which is a section through the connection pipe 9 secured to a gas distribution pipe, shows the internal pipe 10 and the external pipe 11. The external pipe 11 externally carries a threaded ring 13 integral with it. This threaded ring 13 is located slightly behind
(1.2 mm) relative to the end face of the outer conduit 11, thus forming, along the outer edge of the free end of the outer conduit 11, an annular rebate 12. The inner conduit 10 defines an orifice central 14 and, in combination with the outer conduit 11, an outer orifice 15, these orifices being coaxial. The end faces 16 and 17 of the interior 10 and exterior 11 conduits are planar and perpendicular to the axis of the conduits 10 and 11.
Fig. 5, which is a section through the connection pipe 18 of a "single connection" gas meter, shows an internal pipe 19 and an external pipe
20. The outer conduit 20 comprises, flush with its end face 21, a flange 22 directed outward. The free end of the inner conduit 19 has, on the inner side, a small flange 23 which projects relative to the end face 24 of this inner conduit 19.
The inner conduit 19 defines a central orifice 25 and, in combination with the outer conduit 20, an outer orifice 26. The orifices 25 and 26 are coaxial and correspond, respectively, to the orifices
14 and 15 of the tubing 9 shown in FIG. 4.
After fitting the seal 2, the pipes 9 and 18 can be connected and tightened towards each other by means of a nut 27
(shown only in Fig. 7), which is screwed onto the threaded ring 13 of the tubing 9, bearing on the flange 22 of the outer conduit 20 of the tubing 18.
As shown in Fig. 7 which is a partial sectional view (on a larger scale) of the assembly produced after fitting and tightening the seal 1 between the end faces of the pipes 9 and 18, the annular zone 4 of the elastic packing 2 is engaged around the small flange 23 of the inner duct
19 of the tubing 18. The annular zones 4 and 5 are clamped (and crushed by 1.2 mm) between the end faces
16, 17, 21 and 24 of the conduits of the pipes 9 and 18 connected. The metal ring 3 engages in the annular rebate 12 of the outer conduit 11 of the tubing 9, thereby engaging around the free end of the conduit 11.
The tightening of the elastic gasket of the seal 1 between the end faces (16, 17, 21 and 24) of the conduits of the tubes 9 and 18 is stopped when the metal ring 3 is clamped between the bottom of the rebate 12 of the tube 9 and the flange 22 of the pipe 18.
Under these conditions, a total seal is ensured, in normal service, thanks to the annular zones 4 and 5 of the elastic lining 2, and a satisfactory seal (meeting at least the standards in the matter) is guaranteed by the metal ring 3 in case exposure to a fairly high temperature (fire) which destroys the elastic lining 2.
Advantageously, the elastic lining 2 is made of synthetic rubber, but other elastomers having similar properties are suitable. The ring 3 is advantageously made of brass, which gives it sufficient malleability to be clamped between the pipes 9 and 18 without damaging them which are made of a ferrous metal (malleable cast iron, for example). It therefore remains possible, during a repair or a change of meter, to remove the elastic packing 2 and the ring 3 without damaging the pipes 9 and 18.
It is also evident that the trim
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risk that the ring 3 comes off from the elastic lining 2, and that the assembly is easy to tighten in place by means of the nut 27.