FR2461873A1

FR2461873A1 - Joint de tuyauterie resistant a la corrosion

Info

Publication number: FR2461873A1
Application number: FR8015677A
Authority: FR
Inventors: Richard Leroy Chamberlin
Original assignee: Dresser Industries Inc
Current assignee: Dresser Industries Inc
Priority date: 1979-07-18
Filing date: 1980-07-16
Publication date: 1981-02-06
Also published as: US4296950A; GB2054079B; JPS5618193A; DE3025279C2; NL8003853A; DE3025279A1; GB2054079A; CA1142201A; AU5951880A

Abstract

JOINT DE TUYAUTERIE. LE JOINT COMPORTE UN ELEMENT MALE FILETE 16 ET UN ELEMENT FEMELLE FILETE 30 REVETUS EXTERIEUREMENT D'UNE COUCHE DE MATIERE PLASTIQUE POLYMERE 36 RESISTANT A LA CORROSION. LE REVETEMENT DE L'ELEMENT FEMELLE SE TERMINE PAR UNE JUPE ANNULAIRE 38 QUI S'ETEND AU-DELA DE L'EXTREMITE COTE JOINT DE CET ELEMENT DE FACON A ENTOURER UNE PARTIE DU REVETEMENT DE L'ELEMENT MALE LORSQUE LE JOINT EST ASSEMBLE. AU MOINS UN BOURRELET D'ETANCHEITE ANNULAIRE 40 EST FORME SUR L'UNE DES DEUX SURFACES EN VIS-A-VIS DE LA JUPE ET DU REVETEMENT DE L'ELEMENT MALE, CE DERNIER REVETEMENT COMPORTANT, DE PREFERENCE, UNE RAMPE ANNULAIRE 42 AU NIVEAU DE BOURRELET. APPLICATION: NOTAMMENT, A UN ACCOUPLEMENT DE TUYAUX DU TYPE A COMPRESSION.

Description

Le domaine technique concerné par la pré-

sente invention est celui des joints de tuyauterie et accouplements de tuyaux et il comprend notamment, les revêtements et moyens de protection pour de tels joints. Les accouplements filetés sont très larges ment utilisés pour effectuer un joint étanche entre des tronçons de tuyau assemblés, qu'il s'agisse d'un joint de tubes, d'un joint de raccordement ou d'une autre forme de raccord. Un exemple des accouplements du type à compression utilisés à cette fin est celui décrit dans le brevet des EUA NO 3.194.592 et dans lequel un écrou est vissé sur un manchon pour effectuer un joint étanche avec une extrémité de tuyau contenue

à. l'intérieur du manchon. Les accouplements à compres-

sion sont fréquemment utilisés dans les canalisations souterraines enterrées, cas dans lequel il est de

pratique courante d'appliquer un revêtement chimique-

ment protecteur sur les éléments de l'accouplement,

soit avant, soit après l'installation.

Les procédés d'enduction de la technique

antérieure ont donné des résultats raisonnablement sa-

tisfaisants dans le cas o de très grands soins ont été pris pour s'assurer de l'absence de tout vide dans

les surfaces exposées et, notamment, celles des file-

tages vissés l'un dans l'autre. Cependant, dans le cas o les soins convenables ne sont pas pris, il peut

en résulter l'exposition de toutes les régions non en-

duites à une attaque corrosive, ce qui va à l'encontre du but pour lequel le revêtement a été appliqué. En

même temps, l'enduction après l'installation, en parti-

culier dans les installations souterraines dans les-

quelles de tels accouplements sont couramment utilisés, peut être très difficile, voire impossible, à effectuer

avec un quelconque degré de fiabilité. Cependant, lors-

que les éléments de l'accouplement, y compris les filetages, ont été préalablement enduits, ou revêtus, on court toujours le risque que si le revêtement est trop épais, et il entrave l'action de vissage et que, s'il est trop mince, il s'écaille ou qu'il soit porté atteinte à son intégrité au cours de l'assemblage du joint. Avec l'apparition des revêtements en matière plastique, diverses constructions ont été proposées pour améliorer la Drotection désirée. Un exemple de ces

dernières constructions est celle décrite dans le bre-

vet des EUA NI 3.799.584 dans lequel un accouplement métallique assemblé est complètement enveloppé dans

un revêtement protecteur en matière plastique polymère.

Encore une autre solution utilisée a consisté à uti-

liser un filetage formé en matière plastique vissé dans un filetage formé en matière plastique dans le joint assemblé, comme décrit dans le brevet des EUA

NO 3.915.478.

La présente invention concerne des joints de

tuyauterie filetés et elle se rapporte plus particu-

lièrement à des accouplements de tuyaux du type à com-

pression auxquels une résistance à la corrosion est

conférée par l'emploi de revêtements en matière plas-

tique. Conformément à l'invention, les revêtements formés sur les extrémités coopérantes des éléments s'adaptant l'un à l'autre, lorsque ces éléments sont

assemblés, se chevauchent dans une disposition assu-

rant l'étanchéité entre les revêtements, grâce à un an-

neau d'étanchéité torique disposé sur l'un des éléments

qui coopère avec une rampe annulaire disposée sur l'au-

tre élément, l'anneau et la rampe étant tous deux formés dans la composition de leur revêtement respectif. Ce résultat est obtenu dans le mode de réalisation préféré de l'invention, en prolongeant le revêtement sous forme

d'une jupe flexible au-delà de la face d'extrémité, cô-

té joint, de l'élément femelle, cette jupe comportant une formation annulaire torique venue de matière sur sa

face interne. Le revêtement-de l'élément mâle se ter-

mine à l'arrière de son filetage sous forme d'une rampe ou bossage annulaire conçu de façon que, lors de l'assemblage, la formation annulaire torique vienne en appui contre lui. Lors de l'assemblage en un joint, l'anneau torique et la rampe coopèrent pour former

un joint qui est étanche à l'encontre des infiltra-

tions provenant du sol ou d'autres sources de corrosion du milieu dans lequel la tuyauterie est installée. Non

seulement la présente construction supprime les pro-

blèmes précités liés à l'emploi des techniques d'enduc-

tion avant ou après l'installation couramment utilisées, mais, en même temps, on a constaté qu'elle assurait

d'une manière plus efficace l'étanchéité des fileta-

ges métalliques vis-à-vis des infiltrations du sol que

les constructions de la technique antérieure qui re-

cherchent le même objectif. En outre, on a trouvé que la relation d'étanchéité de la présente invention est non seulement plus efficace pour produire le degré d'étanchéité que l'on vise à obtenir mais qu'elle est

également moins onéreuse à fabriquer que les construc-

tions recherchant le même objectif de la technique an-

térieure.

Par conséquent, l'un des buts de l'invention

est de réaliser une nouvelle construction pour amé-

liorer la protection contre la corrosion offerte à un

joint de tuyauterie fileté.

Un autre but de l'invention est de réaliser un joint de tuyauterie qui permet d'atteindre les buts

ci-dessus et est applicable à un accouplement de tu-

yaux métalliques du type à compression.

Encore un autre but de la présente invention

est d'atteindre les buts ci-dessus en utilisant un re-

vêtement en matière thermoplastique préalablement appli-

qué qui est extrêmement fiable tout en étant relative-

ment simple et d'un coût minimal par rapport aux pro-

cédés de la technique antérieure utilisés aux mêmes fins.

D'autres caractéristiques de l'invention

apparaltront à la lecture de la description qui va

suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en plan, avec coupe partielle, d'une construction d'accouplement assemblée, selon la présente invention; les figures 2 et 3 sont des vues partielles en coupe des éléments de l'accouplement, à l'état séparé; Les figures 4 et 5 sont des vues partielles, en coupe, similaires à celles desfigure 2 et 3, d'une première variante de réalisation; et les figures 6 et 7 sont des vues partielles, en coupe, similaires à celles des figures 2 et 3, d'une

seconde variante de réalisation.

On se référera maintenant aux figures 1 à 3 sur lesquelles on a représenté un mode de réalisation préféré de l'invention constitué par un accouplement

du type à compression, désigné par la référence géné-

rale 10, servant à joindre les extrémités 12 et 14 de tuyaux. L'accouplement proprement dit comprend un manchon tubulaire allongé 16 en métal forgé dont les extrémités opposées 18 sont munies d'un filetage D4riphérique 20. Le manchon comporte à l'intérieur de chaque extrémité 28 un chanfrein intérieur tronconique 22 qui délimite un évidement servant à recevoir un joint

d'étanchéité élastique annulaire 24 fabriqué en une com-

position compatible avec le contenu de la canalisation dans laquelle l'accouplement doit être utilisé. Le joint d'étanchéité 24 peut être, par exemple, du type décrit dans le brevet des EUA NI 3.259.406 qui comporte

une bague métallique annulaire 26 qui assure un con-

tact électrique entre l'extrémité du tuyau et le man-

chon à cet emplacement dans le but d'assurer une pro-

tection cathodique.

L'accouplement cormporte également un écrou creux 28 conçu pour coopérer avec le manchon 18 afin de comprimer le joint d'étanchéité 24 de manière à

réaliser une étanchéité du type sous pression à l'in-

térieur de la cavité qu'ils forment entre eux, cet écrou ayant un corps métallique classique 30 en forme de ctvette percé d'un alésage central 32 pour recevoir l'extrémité 12 du tuyau. L'écrou 28 comporte, à son - tour, un filetage interne 34 destiné à être vissé sur le filetage 20 ou dévissé de ce filetage pour former ou

défaire le joint représenté.

La protection externe contre la corrosion, à la fois pour le manchon 11 et pour l'écrou 28,

est fournie par une couche élastique 36 en matière plas-

tique polymère élastique imperméable à l'humidité et

collée au substrat métallique de chacun de ces élé-

ments par enduction ou moulage effectué d'une manière bien connue. De préférence, mais non nécessairement, la couche 36 de chacun de ces éléments est constituée

par un revêtement identique en une composition poly-

mère imperméable à l'humidité, résistant aux chocs et aux produits chimiques, telle que du chlorure de polyvinyle. En variante, l'une des couches ou les deux peuvent être en une autre composition, telle que du

nylon, du polyéthylène,du polypropylène, du polyurétha-

ne ou analogue. Le revêtement a, en règle générale, une

épaisseur uniforme tant autour du manchon que de l'é-

crou et il sert à enfermer au moins la périphérie qui

serait autrement exposée de chacun de ces éléments lors-

qu'ils sont assemblés en un joint.

Pour assurer l'étanchéité du joint conformé-

ment à l'invention, le revêtement 36 de l'écrou 30

s'étend autour de ce dernier à partir d'une partie ar-

rière 37 en forme de manchon, qui comporte une région-

étranglée ou région destinée à être resserrée au moyen d'un ruban, jusqu'à la face avant 41 de l'écrou

sur laquelle il s'étend radialement. Axialement à l'a-

vant de la face 41 de l'écrou, le revêtement en une seule pièce s'étend sous forme d'une jupe tronconique 38 jusqu'à son extrémité distale constituée par un bourrelet annulaire 40 qui s'étend radialement vers

l'intérieur. Une rampe ou bossage annulaire 42 en com-

position de revêtement 36 est formé sur le manchon 16

pour coopérer avec le bourrelet 40 lors de l'assem-

blage du joint, cette rampe ou bossage se terminant à l'arrière du filetage métallique 20 et ayant un plus grand diamètre que le reste du revêtement du

manchon. Lorsque le joint est assemblé, comme repré-

senté sur la figure 1, le bourrelet 40 coopère de manière flexible avec la surface de la rampe 42 pour

réaliser avec elle un agencement étanche à l'humidité.

On peut voir en comparant entre elles les fi-

gures 1 et 2 que la jupe 38 à l'état brut de moulage représenté sur la figure 2 s'étend en un tronc de c8ne qui va en s'évasant vers l'intérieur, en direction du

bourrelet 40, mais qu'après l'assemblage, comme repé-

senté sur la figure 1 elle est déformée en un-ronc de

cône qui va en s'évasant vers l'extérieur afin d'as-

surer l'intégrité d'étanchéité désirée entre le bourre-

let 40 et la surface de la rampe 42. Dans cette dispo-

sition, le bourrelet 40 fonctionne à la manière d'un

joint d'étanchéité torique élastique qui, en coopéra-

tion avec la surface de la rampe 42, assure une étan-

chéité par contact avec elle. Il apparaît clairement

que l'on peut, au moyen d'un choix approprié des para-

mètres intéressés, modifier la charge d'étanchéité dé-

sirée pour répondre aux besoins de l'application, tels que la capacité de résister aux forces d'infiltration

ou analogues qui existent dans les installations sou-

terraines intéressées dans lesquelles ces accouplements sont habituellement utilisés. Dans la variante de réalisation représentée sur les figures 4 et 5, la jupe 38 a une longueur axiale accrue par rapport à celle de la jupe représentée sur la figure 2 et elle comporte deux bourrelets annulaires

internes 40 formant bagues toriques axialement espa-

cées formées annulairement dans des emplacements inter-

médiaires de la longueur de la jupe et non à son ex-

trémité. Les deux bourrelets sont agencés de façon à venir en appui, soit contre la surface inclinée d'une rampe 42 représentée en traits pleins sur la figure 5, soit contre la surface concentrique d'une rampe 42' représentée en traits interrompus. L'emploi de cette

construction permet une plus grande souplesse d'adapta-

tion à des produits ou installations qui ne se prêtent pas facilement à l'emploi de la construction représentée

sur la figure 1.

Dans l'autre variante de réalisation repré-

sentée sur les figures 6 et 7, la partie arrière 27

du revêtement 36 n'est pas étranglée comme dans les mo-

des de réalisation précédents mais comporte, au con-

traire, à la place, une paire de bourrelets annulaires

44 venus de matière sur la surface intérieure du revê-

tement 36 dans cette partie arrière de façon à venir directement en appui contre la surface du tuyau reçue dans cette partie arrière du revêtement. En venant en appui, de cette manière, contre la surface du tuyau,

les bourrelets 44 assurent une étanchéité certaine vis-

à-vis des infiltrations en direction de l'intérieur de

l'écrou. A l'extrémité opposée, la position des bourre-

lets annulaires de forme torique assurant l'étanchéité

est intervertie Dar rapport aux modes de réalisation pré-

cédents. En d'autres termes, la rampe 42, comme on peut le voir, comporte des bourrelets annulaires 46 venus de matière qui font saillie radialement vers l'extérieur au-dessus de sa surface et qui sont conçus pour venir en apDui contre l'intérieur de la jupe lisse 38 qui s'étend axialement vers l'extérieur au-delà de la face 41 de l'écrou 30. Cet autre mode de réalisation accroit

également la souplesse d'adaptation du principe d'étan-

chéité fondamental de la présente invention à la grande

diversité de produits avec lesquels il peut être utili-

sé.

On comprendra facilement qu'avec l'un quel-

conque des modes de réalisation ci-dessus décrits, le

montage de l'écrou 28 sur le manchon 16 permet l'assem-

blage et le serrage des filetages 20 et 34 de la manière habituelle pour comprimer le joint d'étanchéité 24 dans

une disposition étanche avec l'extrémité 12 du tuyau.

Au cours de-l'opération d'assemblage, les bourrelets

annulaires 40 ou 46 en composition de revêtement for-

més sur l'un des éléments revêtus viennent en appui con-

tre la surface coopérante en composition de revêtement

formée sur l'autre élément. Lorsque la force de serra-

ge est accrue par le vissage, l'appui sous compression des surfaces coopérantes en composition de revêtement est accrue. Comme la composition chimique du revêtement 36 est caractérisée par des propriétés élastiques, l'appui sous compression final sert à réaliser un joint d'étanchéité annulaire approprié pour s'opposer à la

pénétration de l'humidité du sol dans le cas des ins-

tallations enterrées. Cette étanchéité peut naturelle-

ment être modifiée si désiré en -employant un nombre ap-

proprié quelconque de bourrelets d'étanchéité pour ré-

pondre à un besoin particulier et elle varie également, naturellement, en fonction des propriétés élastomériques

spécifiques de la composition du revêtement choisie.

On a décrit ci-dessus une nouvelle construction de revêtement pour un joint de tuyauterie qui assure de manière fiable l'étanchéité des filetages des tuyaux métalliques du joint. Grâce à la relative simplicité de son principe, elle es t capable d'assurer lors de son montage un assemblage pratiquement à toute épreuve même dans les conditions d'installation sur place les plus

défavorables. Lorsqu'ils sont montés de la manière clas-

sique, les éléments du joint, tels que l'écrou 28 lors-

qu'il est vissé sur le filetage 20 du manchon 16, provoquent la venue en appui de l'anneau d'étanchéité torique en composition de revêtement contre la rampe

correspondante et les deux organes coopèrent pour réa-

liser une étanchéité convenable pour les conditions pré-

vues sans qu'il soit nécessaire d'effectuer des essais ni de vérifier d'une autre manière l'existence d'un contact de fermeture requis. Non seulement la nouvelle construction de la présente invention permet d'obtenir

les résultats ci-dessus mais les caractéristiques spé-

cifiques au moyen desquelles ces résultats sont obtenus sont d'une construction relativement bon marché, ce qui

contribue à sa nouveauté d'ensemble. Il est bien en-

tendu que la présente invention peut être utilisée di-

rectement ou être adaptée pour être utilisée avec une grande diversité de joints filetés autres que celui

des modes de réalisation décrits.

Etant donné que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la construction décrite

ci-dessus et que de nombreux modes de réalisation appa-

remment largement différents de la présente invention pourraient être construits sans sortir de son cadre, il est bien entendu que tous les éléments représentés sur les dessins et décrits ci-dessus doivent être considérés comme donnés à titre d'illustration et ne doivent pas

être interprétés dans un sens limitatif.

Claims

REVENDICATIONS

1 - Eléments formant joint de tuyauterie com-

prenant un premier élément métallique (16) ayant un filetage mâle (20) et un second élément métallique (30) ayant un filetage femelle (34) caractérisés en ce qu'ils comprennent des moyens de protection du joint contre la corrosion qui comportent: a) un premier revêtement (36) en matière plastique polymère formé autour de la périphérie de l'élément à filetage m4le et se terminant à l'arrière de son filetage; b) un second revêtement (36) en matière plastique polymère formé autour de l'élément à filetage femelle et se terminant par une jupe annulaire (38) qui s'étend au-delà de l'extrémité, c8té joint, de cet élément, cette jupe étant agencée de façon telle

que, lorsque les éléments m4le et femelle sont assem-

blés par vissage au cours de la formation du joint, elle recouvre en l'entourant une partie du revêtement de l'élément mâle; et c) au moins une lèvre annulaire (40; 46) en matière plastique polymère formée sur l'une au moins des surfaces en vis-à-vis de la jupe débordante et du revêtement pour assurer un contact d'appui étanche entre eux, enfermant ainsi les filetages métalliques du

joint formé.

2 - Eléments formant joint de tuyauterie selon la revendication 1, caractérisés en ce que la lèvre annulaire est formée sur l'une des surfaces en vis-à-vis et en ce que l'autre surface en vis-à-vis comporte une rampe annulaire contre laquelle la lèvre

vient en appui dans le joint assemblé.

3 - Eléments formant joint de tuyauterie se-

lon la revendication 2, caractérisés en ce que la lèvre annulaire (40) est formée autour de la surface interne de la jupe (38) et en ce que le revêtement, recouvert par la jupe, de l'élément fileté mâle (16) comporte

la rampe annulaire (42).

4 - Eléments formant joint de tuyauterie selon la revendication 1, caractérisés en ce que celle des surfaces en vis-à-vis sur laquelle la lèvre

(46) est formée est en rampe.

- Eléments formant joint de tuyauterie selon la revendication 4, caractérisés en ce que la

surface en rampe (42) comporte au moins deux lèvres an-

nulaires (46) longitudinalement espacées sur la sur-

face en rampe.

6 - Eléments formant joint de tuyauterie

selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4 et 5 caracté-

risés en ce que les éléments formant joint de tuyauterie

constituent un accouplement du type à compression.

7 - Eléments formant joint de tuyauterie selon la revendication 6, caractérisés en ce que le second revêtement (36) en matière plastique polymère formé sur l'élément fileté femelle (30) comporte une seconde jupe annulaire (37) qui s'étend à partir de son corps dans une direction en éloignement de son extrémité

côté joint.

8 - Eléments formant joint de tuyauterie se-

lon la revendication 7, caractérisés en ce que la se-

conde jupe annulaire (37) comprend au moins une lèvre annulaire (44) en matière plastique polymère venue de

matière avec elle et s'étendant radialement vers l'in-

térieur autour de sa surface interne et conçue pour ve-

nir en appui étanche contre une surface de paroi de tu-

yau reçue à cet emplacement d'un tuyau qui doit être

joint par les éléments.