WO1993016316A1 - Joint pour tubes, procede de jonction avec ce joint et canalisation obtenue - Google Patents

Joint pour tubes, procede de jonction avec ce joint et canalisation obtenue Download PDF

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WO1993016316A1
WO1993016316A1 PCT/FR1993/000156 FR9300156W WO9316316A1 WO 1993016316 A1 WO1993016316 A1 WO 1993016316A1 FR 9300156 W FR9300156 W FR 9300156W WO 9316316 A1 WO9316316 A1 WO 9316316A1
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WO
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grooves
sleeve
sections
tubes
tube
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PCT/FR1993/000156
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English (en)
Inventor
Philippe Marchal
Claude Jullien
Original Assignee
Philippe Marchal
Claude Jullien
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L13/00—Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints
    • F16L13/10—Adhesive or cemented joints
    • F16L13/11—Adhesive or cemented joints using materials which fill the space between parts of a joint before hardening

Definitions

  • the present invention relates to a new joint for 5 tubes, a method for joining two sections of tubes using such a joint and a pipe made from sections of tubes joined by such joints.
  • the present invention relates to a seal which is
  • the subject of the present invention is a joint for tubes, in particular for metallic tubes, of the type in which two sections of tubes provided with external grooves at their ends are joined by a
  • the present invention also relates to a joint for tubes, in particular for metal tubes, of the type in which a first section of tube provided with external grooves at its end is joined to a second section of tube provided with internal grooves at its end, characterized in that the internal splines of the second section of tube are capable of being engaged between the external splines of the first section of tube, leaving a clearance between the external surface of the first section of tube and the internal surface of the second section tube; a hardenable material being injected into the volume included at the level of the grooves between the external surface of the first section of tube and the internal surface of the second section of tube; the surface of the flanks of the flutes of the first section of tube located to the right of the flanks of the flutes of the second section of tube being sufficient so that, taking into account the compressive strength of the hardenable material in the hardened state, the forces transmitted at the joint by the grooves and the hardenable substance are at least equal to the forces transmissible by the current parts of the tube sections.
  • the internal grooves of the sleeve or of the second section of tube prefferably be arranged in such a way that they do not come into contact with the external grooves of the sections of tubes and that all the forces are transmitted from one section of tube to the other only by means of the hardenable material which is injected between the grooves.
  • the grooves have an annular shape, (that is to say that they have a zero pitch), while the sleeve is produced in at least two parts connecting according to generatrices, of so that these parts can be applied radially to the grooves of the ends of the two sections which have been previously placed in the vicinity of one another, while a means, constituted for example by a smooth sleeve, maintains the different parts of the sleeve.
  • the splines of a first section of tube engage between the internal splines situated at the end of a second section of tube
  • This embodiment is particularly well suited to the production of cast iron pipes, the sections of which are produced by conventional centrifugation methods.
  • the grooves have a substantially rectangular section. es.
  • each groove offers a resistance of the same order of magnitude as the forces which can be transmitted by the curable substance which is supported laterally on the groove.
  • the grooves of the sleeve and of sections of tubes can be produced on surfaces of various shapes.
  • the curable material which is injected between the grooves can consist of a polymerizable substance which performs its polymerization without shrinkage or with expansion.
  • an epoxy or araldite resin a polyester or polyurethane resin, a polymerizable elastomer, a plastic concrete or a product such as a pitch of coal which is injected hot can be used for this purpose.
  • the joint according to the invention can however fulfill its functions even if the volume between the grooves is not entirely occupied by the hardenable material, provided of course that the part of the volume which is occupied by the hardenable material is large enough to transmit the efforts.
  • parts or shims for example of plastic material, which ensure a suitable spacing between the internal and external grooves.
  • the present invention is particularly well suited for joining sections of steel tubes for the petroleum industry using for example sleeves in one piece and using helical grooves.
  • the invention is also well suited for joining sections of cast iron tubes for transporting liquids and in particular water.
  • the grooves of these sections can be obtained during the centrifugal molding of the pipe sections, the sleeve being advantageously produced by a section of steel tube suitably machined.
  • centrifuge sections of tubes which have external grooves at one of their ends and a tulip (or flare) provided with internal grooves at their other end.
  • the sleeve must, in this case, be made in at least two parts and preferably in three parts, so that they can be engaged radially on the external splines.
  • the various parts of the sleeve can be produced by machining or by molding, in particular when they are made of cast iron.
  • the different parts of the sleeve can be held together by any means.
  • a sufficient number of channels are provided on the sleeve to allow injection of the hardenable material.
  • the hardenable material can consist of a material which is destroyed or which loses its rigidity by heating, which allows the dismantling of the seal.
  • the present invention also relates to a method for joining two sections of tubes using a sleeve, this method being characterized in that one carries out on the internal surface of the sleeve and on the external surface of the ends of the sections of tubes, grooves likely to overlap one another, leaving between them a game; that the sleeve is engaged on the fluted ends of the two sections of tubes; and that a curable material is injected into the volume between the grooves of the sleeve and those of the tube sections.
  • the present invention also relates to a method for joining two sections of tubes, characterized in that one carries out on the external surface of the end of a first section of tube and on the internal surface of the end d 'a second section of tube, grooves likely to overlap one another leaving a play between them; that the fluted end of the first section of tube is engaged in the fluted end of the second section of tube; and that a hardenable material is injected into the volume between the internal and external grooves.
  • the present invention finally relates to a pipe characterized in that it is constituted by sections of tubes joined by the joints described above.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a diagrammatic section view of a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a section on III-III of FIG. 2
  • Figure 4 is a schematic perspective view of the seal of Figure 2.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view of a third embodiment of the invention
  • - Figure 6 is a section on VI-VI of Figures 7 and 8 showing an embodiment of the spacers in material plastic
  • FIG. 7 is a sectional view along VII-VII of Figure 6
  • FIG. 8 is a sectional view on a smaller scale along VIII-VIII of Figure 6
  • - Figure 9 is a sectional view of a fourth embodiment of the invention.
  • the tubes .7 and 8 are made of steel 10 as well as the parts 4 and 5 which are welded at their ends.
  • the ends 11 15 and 12 of the parts 4 and 5 are of reduced thickness and of different diameters so as to allow the covering of these parts 11 and 12 without them coming into contact. one of the other.
  • an anti-corrosion coating of the internal surface of the tubes is constituted by a plastic sheath 13, 14 which is engaged inside each section.
  • the sheath 14 is interrupted at the end of the part 4, while the sheath 13 extends slightly at 13a so as to serve as a positioning stop for the end 12 of the part 4.
  • the sleeve 3 is provided with grooves 15 also with substantially rectangular sections which are produced according to the same helical pitch as the grooves 9 and 10 of the sections of tubes.
  • FIG. 1 It can be seen in FIG. 1 how the dimensions and the positions of the grooves 9, 10 and 15 have been chosen to leave a clearance between them.
  • the part 4 for positioning the sections of tubes 1 and 2 between them as well as the sleeve 3 relative to the ends of said sections.
  • the part 16 has an annular shape but it has a certain number of passages to allow the injection of the curable material as will be explained later. Ports 17 are shown on the sleeve 3 which allow the injection of the hardenable material between the grooves.
  • This hardenable material gradually occupies the entire volume which exists between the grooves of the sleeve 3 and those of the ends 4 and 5 of the sections of tubes 1 and 2.
  • the fact that the plastic part 16 which is used to ensure the correct positioning of the sleeve and of the sections of tubes is not continuous around its periphery, allows the curable material to also engage in the volume free which is located between the ends 11 and 12 of the sections 1 and 2.
  • the seal can be used.
  • the surfaces of the grooves of the sleeve which are opposite the grooves of each end of tubular sections are chosen so that, taking into account the resistance to crushing of the hardened material, the seal is capable of transmitting forces at least as great as those which can be transmitted by the main parts 7 and 8 of the tube sections.
  • this sleeve has 18 grooves, the width of which is 5 mm at the bottom and 3 mm at the head and the height is 8 mm, said grooves being separated by an interval of 10 mm.
  • the pitch of the helical course of the grooves is equal to the sum of the width of a groove and the interval between two grooves.
  • the sleeve has grooves over its entire length, but it is clear that the grooves located in the central part are of no particular interest except to facilitate the machining of the sleeve.
  • the grooves 9 and 10 of the parts 4 and 5 as well as the grooves 15 of the sleeve 3 are circular grooves, that is to say not zero.
  • the end 11 of the tubular section 1 has grooves which engage between the grooves 15 of the sleeve 3 whereas this was not the case in FIG. 1.
  • the tube sections 1,2 do not have an internal anti-corrosion coating 13 and their relative positioning is ensured by a ring 13a_ made of plastic which is located at the end of the tube section 2.
  • the part of the sleeve 3 which includes the grooves 15 is made in three parts 3a, 3b, 3 £ which are engaged on the grooves 9,10, ends 4,5 of tube sections 1 and 2 in a radial direction.
  • FIG. 2 This second embodiment of the invention is shown in Figures 2, 3 and 4 in a steel embodiment with the ends 4.5 of sections 1, 2 added by welding.
  • Figures 3 and 4 have been simplified, in particular by reducing the number of grooves for clarity.
  • the sleeve can be produced by cast iron molding, in which case the ends 3 and 4 are of course not added by welding but come directly from the molding of tubes 7 and 8 and it is not useful for the ends of the sections to overlap.
  • the three parts 3a, 3b_, 3 constituting the sleeve 3 can also be made by molding in cast iron while the bush 18 is advantageously made in the form of a section of steel tube.
  • the sleeve 3 according to the invention which is also provided with grooves 15a and 15b_ arranged on its frustoconical internal surface.
  • the grooves 15a and 15b_ of the sleeve can engage leaving a clearance between the grooves 9 and 10 of the ends of the sections of tubes.
  • the grooves have a helical shape with opposite steps between the right part and the left part of the sleeve so as to allow mounting of the sleeve on the two ends of the tubes by simple rotation of the sleeve.
  • a material curable is injected in accordance with the invention through the channels 17 so that this material comes to occupy almost the entire space between the grooves of the ends 9 and 10 tubular elements 1 and 2 and the grooves 15a and 15b of the sleeve 3.
  • plastic material which avoid contact between the sleeve and the ends of the tubular sections.
  • Figures 6, 7 and 8 a particular embodiment of such plastic shims which avoid 'contact between the sleeve and the ends of the tubular sections.
  • Figure 6 is a partial section on a large scale by a plane passing through the axis of the joint.
  • FIGS. 6, 7 and 8 show the grooves 15 of the sleeve 3 and the grooves 9 of the end of a section of tube 1.
  • the spacers 16 and the flanges 16a_ can be advantageously made by overmolding by injection of plastic material so that they can adhere directly on the section of tube 1 between its grooves.
  • the internal upper parts of the spacers 16 are flared at 16b_ so as to facilitate the engagement of the grooves 15 of the sleeve 3 in the case for example of the embodiments of the figures 2 and 5.
  • FIG. 9 There is schematically shown in Figure 9 a fourth embodiment of the invention which is particularly well suited to the joining of sections of tubes made of cast iron by a conventional method of molding by centrifugation.
  • the section 1 is provided at one of its ends with a tulip la. of larger diameter and greater thickness, which comprises internal helical frustoconical grooves 15a.
  • the other section of tube 2 has at its end • external helical frustoconical grooves 10 which are engaged between the splines 15_a by simple screwing, while, as previously described, a hardenable material is injected through the channels 17 into the space between the grooves 10 and 15a.
  • This embodiment is particularly well suited to the production of sections of centrifuged cast iron tubes, because the tulip and its internal splines 15a as well as the external splines 10a_ located at the other end of the section, can be easily produced by conventional techniques. .
  • Figure 9 is a schematic view and that the grooves are made in practice in sufficient numbers to withstand the forces which must be transmitted by the seal.
  • the diameter of the tube can be significantly larger than that which has been shown in the drawing.
  • grooves of Figure 9 can be made on a cylindrical surface.
  • the sections of the grooves can be different, for example having a less angular shape, which can facilitate mounting in cast iron or steel.
  • FIGS. 5 to 8 constitute only embodiments given by way of examples and that it is possible to use spacers or shims of any other nature.
  • This variant has the advantage of easier assembly of the sleeve on the tube ends but it requires a length approximately twice as long for the sleeve, so as to compensate by a higher number of grooves for the loss of transmission of forces which results from the sectors which do not comprise grooves.

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Abstract

L'invention est relative à un joint pour tubes dans lequel deux tronçons de tubes munis de cannelures externes à leur extrémité sont réunis par un manchon femelle muni de cannelures internes. Les cannelures internes (15) du manchon (3) sont susceptibles d'être engagées entre les cannelures externes (9, 10) des extrémités (4, 5) des tronçons de tubes (1, 2); une matière durcissable est injectée dans le volume compris au droit des cannelures externes (9, 10, 15) entre la surface interne du manchon (3) et les surfaces externes des tronçons de tubes (1, 2); la surface des flancs des cannelures (15) du manchon (3) situées au droit des flancs des cannelures (9, 10) des tronçons de tubes (1, 2) est suffisante pour que les efforts transmis au niveau du joint par les cannelures (9, 10, 15) et la substance durcissable soient au moins égaux aux efforts transmissibles par les parties courantes des tronçons de tubes (1, 2). Application à la réalisation de canalisations.

Description

JOINT POUR TUBES, PROCEDE DE JONCTION AVEC CE JOINT ET CANALISATION OBTENUE
La présente invention a pour objet un nouveau joint pour 5 tubes, un procédé pour réunir deux tronçons de tubes à l'aide d'un tel joint et une canalisation réalisée à partir de tronçons de tubes réunis par de tels joints.
Il est souvent nécessaire, notamment dans l'industrie pétrolière, de réunir de manière étanche des tronçons de tubes pour réaliser
10 des canalisations qui sont soumises à des contraintes élevées telles que par exemple des pressions internes ou externes et des efforts de traction ou de flexion.
On sait déjà réunir deux tronçons de tubes d'acier dont les extrémités sont filetées avec un manchon fileté qui assure à la fois
15 l'étanchéité de la canalisation et la transmission des efforts mécaniques importants auxquels l'ensemble de la canalisation se trouve soumis.
On connait également des joints analogues dans lesquels un tronçon de tube muni d'un filetage mâle s'engage dans un filetage femelle situé dans l'extrémité élargie en tulipe de l'autre tronçon de tube.
20 De tels joints connus sont de réalisation délicate car ils doivent être usinés avec une grande précision et ils doivent être manipulés avec précaution. De plus, ils soulèvent des difficultés lorsqu'après démontage, les éléments mâles et femelles sont dépareillés.
La présente invention est relative à un joint qui est de
25 fabrication et de mise en oeuvre faciles et qui ne nécessite pas la réalisation de pièces usinées avec précision, tout en assurant une parfaite étanchéité et la transmission de toutes les contraintes mécaniques, auxquelles la canalisation peut être soumise au cours de sa pose ou de son utilisation.
30 La présente invention a pour objet un joint pour tubes, en particulier pour tubes métalliques, du type dans lequel deux tronçons de tubes munis de cannelures externes à leur extrémité sont réunis par un
«s* manchon femelle muni de cannelures internes, caractérisé par le fait que les cannelures internes du manchon sont susceptibles d'être engagées entre les
35 cannelures externes des extrémités des tronçons de tubes, en laissant subsister un jeu entre la surface interne du manchon et les surfaces externes des tronçons de tubes ; une matière durcissable étant injectée dans le volume compris au droit des cannelures entre la surface interne du manchon et les surfaces externes des tronçons de tubes ; la surface des flancs des cannelures du manchon située au droit des flancs des cannelures des tronçons de tubes étant suffisante pour que, compte-tenu de la résistance à la compression de la matière durcissable à l'état durci, les efforts transmis au niveau du joint par les cannelures et la substance durcissable soient au moins égaux aux efforts transmissibles par les parties courantes des tronçons de tubes.
La présente invention a également pour objet un joint pour tubes, en particulier pour tubes métalliques, du type dans lequel un premier tronçon de tube muni de cannelures externes à son extrémité est réuni à un second tronçon de tube muni de cannelures internes à son extrémité, caractérisé par le fait que les cannelures internes du second tronçon de tube sont susceptibles d'être engagées entre les cannelures externes du premier tronçon de tube, en laissant subsister un jeu entre la surface externe du premier tronçon de tube et la surface interne du second tronçon de tube ; une matière durcissable étant injectée dans le volume compris au droit des cannelures entre la surface externe du premier tronçon de tube et la surface interne du second tronçon de tube ; la surface des flancs des cannelures du premier tronçon de tube situées au droit des flancs des cannelures du second tronçon de tube étant suffisante pour que, compte-tenu de la résistance à la compression de la matière durcissable à l'état durci, les efforts transmis au niveau du joint par les cannelures et la substance durcissable soient au moins égaux aux efforts transmissibles par les parties courantes des tronçons de tubes.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, il est préférable, mais pas indispensable, que les cannelures internes du manchon ou du second tronçon de tube soient disposées de telle manière qu'elles ne viennent pas au contact des cannelures externes du ou des tronçons de tubes et que tous les efforts soient transmis d'un tronçon de tube à l'autre uniquement par l'intermédiaire de la matière durcissable qui est injectée entre les cannelures.
En effet, le fait qu'une cannelure interne vienne en un point au contact d'une cannelure externe d'un tronçon de tube présente l'inconvénient d'une concentration des efforts sur ce point de contact, ce qui a pour effet, à la fois de fragiliser les cannelures au point de contact et d'empêcher la substance durcissable de jouer son rôle de transmission d'effort au voisinage de ce point de contact. <*?, Conformément à l'invention, il est avantageux que les extrémités des deux tronçons de tubes qui sont réunies par le manchon ne ηι 5 viennent pas au contact l'une de l'autre et que les efforts mécaniques soient en totalité transmis d'un tronçon de tube à l'autre uniquement par l'intermédiaire de la matière durcissable qui est injectée entre les cannelures du manchon et celles des tronçons de tubes.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, les
10 cannelures ont une forme hélicoïdale à faible pas de manière à ce que le manchon préalablement engagé dans sa totalité sur les cannelures externes d'un tronçon puisse, après rapprochement de l'autre tronçon, être placé par vissage, à cheval sur les deux tronçons de tubes qui doivent être réunis.
Dans un second mode de réalisation, les cannelures ont une 15 forme annulaire, (c'est-à-dire qu'elles ont un pas nul), tandis que le manchon est réalisé en au moins deux parties se raccordant selon des génératrices, de telle sorte que ces parties puissent être appliquées radialement sur les cannelures des extrémités des deux tronçons qui ont été préalablement mises au voisinage l'une de l'autre, tandis qu'un moyen, 20 constitué par exemple par une douille lisse, maintient les différentes parties du manchon.
Dans le mode de réalisation selon lequel les cannelures externes d'un premier tronçon de tube viennent s'engager entre les canulures internes situées à l'extrémité d'un second tronçon de tube, il est • 25 avantageux que les cannelures aient une forme hélicoïdale, l'engagement s'effectuant par vissage de l'extrémité, de préférence en forme de tulipe, du second tronçon de tube.
Ce mode de réalisation est particulièrement bien adapté à la réalisation de canalisations en fonte dont les tronçons sont fabriqués par 30 les procédés classiques de centrifugation.
Conformément à un mode de réalisation particulier de l'invention, les cannelures ont une section sensiblement rectangulaire. es.
Conformément à l'invention, il est avantageux de déterminer la section des cannelures, c'est-à-dire la largeur de leur base et leur
35 hauteur, de manière à ce que chaque cannelure offre une résistance du même ordre de grandeur que les efforts qui peuvent être transmis par la substance durcissable qui prend appui latéralement sur la cannelure. _ , -
Selon l'invention, les cannelures du manchon et des tronçons de tubes peuvent être réalisées sur des surfaces de formes diverses.
Toutefois, il est préférable selon l'invention de les réaliser soit sur des surfaces cylindriques, ce qui n'impose pas un positionnement longitudinal déterminé d'un tronçon de tube par rapport à l'autre, soit sur des surfaces tronconiques, ce qui permet une meilleure transmission des efforts pour un diamètre extérieur donné du manchon ou de la tulipe.
Conformément à l'invention, la matière durcissable qui est injectée entre les cannelures peut être constituée par une substance polymérisable qui effectue sa polymérisation sans retrait ou avec expansion.
On peut par exemple utiliser à cet effet une résine époxy ou araldite, une résine polyester ou polyuréthane, un élastomère polymérisable, un béton plastique ou un produit tel qu'un brai de houille qui est injecté à chaud.
Il est intéressant de remarquer que, bien qu'il soit souhaitable que la matière durcie occupe la totalité du volume qui est compris entre les cannelures internes et externes, dans la mesure où les surfaces latérales des cannelures ont été choisies suffisamment grandes, le joint selon l'invention peut remplir cependant ses fonctions même si le volume compris entre les cannelures n'est pas occupé dans sa totalité par la matière durcissable, à condition bien entendu que la partie du volume qui est occupée par la matière durcissable soit suffisamment importante pour transmettre les efforts. Conformément à l'invention, pour éviter le contact entre les cannelures internes et externes, il est possible de placer sur certaines des cannelures et avant assemblage du joint, des pièces ou cales, par exemple en matière plastique, qui assurent un écartement convenable entre les cannelures internes et externes. Ces pièces en matière plastique peuvent être moulées séparément par exemple par injection pour être ensuite placées sur les cannelures. Elles peuvent également être directement injectées à leur place par exemple par surmoulage à l'intérieur du manchon ou de la tulipe, ou encore à l'extérieur des extrémités des tronçons de tubes. La présente invention est particulièrement bien adaptée à la jonction de tronçons de tubes d'acier pour l'industrie pétrolière à l'aide par exemple de manchons en une seule pièce et en utilisant des cannelures hélicoïdales.
L'invention est également bien adaptée à la jonction de tronçons de tubes en fonte pour le transport des liquides et en particulier de l'eau. Les cannelures de ces tronçons peuvent être obtenues lors du moulage par centrifugation des tronçons de tubes, le manchon étant avantageusement réalisé par une section de tube d'acier convenablement usinée.
Dans une variante, déjà indiquée ci-dessus, on peut réaliser par centrifugation des tronçons de tubes qui comportent des cannelures externes à une de leurs extrémités et une tulipe (ou évasement) munie de cannelures internes à leur autre extrémité.
Sauf dans ce dernier cas, il est également possible d'utiliser des cannelures annulaires, étant entendu que le manchon doit, dans ce cas, être réalisé en au moins deux parties et de préférence en trois parties, de manière à ce qu'elles puissent être engagées radialement sur les cannelures externes. Les différentes parties du manchon peuvent être réalisées par usinage ou par moulage, notamment lorsqu'elles sont en fonte.
Selon l'invention, les différentes parties du manchon peuvent être maintenues ensemble par un moyen quelconque. On peut par exemple, à cet effet, engager autour d'elles une douille cylindrique et, en même temps que l'on injecte la matière durcissable entre les cannelures, injecter également une partie de cette dernière entre la douille et les différentes parties du manchon. Pour cela, on prévoit sur le manchon un nombre suffisant de canaux pour permettre l'injection de la matière durcissable.
Dans un mode de réalisation particulier, on peut réaliser une protection contre la corrosion de l'intérieur des tubes en y plaçant une gaine en matière plastique dont les extrémités se raccordent à la matière durcissable qui est injectée comme cela vient d'être décrit. Selon l'invention, la matière durcissable peut être constituée par un matériau qui se détruit ou qui perd sa rigidité par chauffage, ce qui permet le démontage du joint.
La présente invention a également pour objet un procédé pour réunir deux tronçons de tubes à l'aide d'un manchon, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'on réalise sur la surface interne du manchon et sur la surface externe des extrémités des tronçons de tubes, des cannelures susceptibles de s'imbriquer les unes dans les autres en laissant entre elles un jeu ; que l'on engage le manchon sur les extrémités canelées des deux tronçons de tubes ; et que l'on injecte une matière durcissable dans le volume compris entre les cannelures du manchon et celles des tronçons de tubes. La présente invention a aussi pour objet un procédé pour réunir deux tronçons de tubes, caractérisé par le fait que l'on réalise sur la surface externe de l'extrémité d'un premier tronçon de tube et sur la surface interne de l'extrémité d'un second tronçon de tube, des cannelures suceptibles de s'imbriquer les unes dans les autres en laissant entre elles un jeu ; que l'on engage l'extrémité canelée du premier tronçon de tube dans l'extrémité canelée du second tronçon de tube ; et que l'on injecte une matière durcissable dans le volume compris entre les cannelures internes et externes.
La présente invention a enfin pour objet une canalisation caractérisée par le fait qu'elle est constituée par des tronçons de tubes réunis par les joints précédemment décrits.
Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant à titre d'illustration et sans aucun caractère limitatif plusieurs modes de réalisations représentés sur le dessin annexé sur lequel :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une coupe selon III-III de la figure 2,
- la figure 4 est une vue schématique en perspective du joint de la figure 2.
- la figure 5 est une vue schématique en coupe d'un troisième mode de réalisation de l'invention, - la figure 6 est une coupe selon VI-VI des figures 7 et 8 représentant un mode de réalisation des pièces d'écartement en matière plastique,
- la figure 7 est une vue en coupe selon VII-VII de la figure 6, - la figure 8 est une vue en coupe à plus petite échelle selon VIII-VIII de la figure 6, et - la figure 9 est une vue en coupe d'un quatrième mode de réalisation de l'invention.
On a représenté sur la figure 1, les extrémités des tronçons de tubes 1 et 2 ainsi qu'un manchon 3 conformes à l'invention. •5 Dans ce mode de réalisation, les extrémités des tronçons de tubes 1 et 2 sont constituées par des pièces usinées *1 et 5 qui ont été rapportées par des soudures 6 sur des tubes d'acier 7 et 8 qui constituent la quasi-totalité de la longueur des tronçons de tubes 1 et 2.
Dans ce mode de réalisation, les tubes .7 et 8 sont en acier 10 ainsi que les pièces 4 et 5 qui sont soudées à leurs extrémités.
On voit sur le dessin comment les pièces 3 et 4 comportent sur leurs surfaces extérieures des cannelures 9,10 de section sensiblement rectangulaire qui sont disposées hélicoïdalement.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, les extrémités 11 15 et 12 des pièces 4 et 5 sont d'épaisseur réduite et de diamètres différents de manière à permettre le recouvrement de ces parties 11 et 12 sans qu'elles viennent au contact l'une de l'autre.
Dans le mode de réalisation décrit, un revêtement anti-corrosion de la surface interne des tubes est constitué par une gaine 20 13,14 en matière plastique qui est engagée à l'intérieur de chaque tronçon.
La gaine 14 est interrompue à l'extrémité de la pièce 4, tandis que la gaine 13 se prolonge légèrement en 13a de manière à servir de butée de positionnement pour l'extrémité 12 de la pièce 4.
On voit également sur la figure 1 comment le manchon 3 est 25 muni de cannelures 15 également de sections sensiblement rectangulaires qui sont réalisées selon le même pas hélicoïdal que les cannelures 9 et 10 des tronçons de tubes.
On voit sur la figure 1 comment les dimensions et les positions des cannelures 9, 10 et 15 ont été choisies pour laisser subsister 30 entre elles un jeu.
On a également représenté une pièce en matière plastique 16 qui est placée entre l'extrémité de la pièce 5 et la première cannelure de
« - la pièce 4 pour positionner les tronçons de tubes 1 et 2 entre eux ainsi que le manchon 3 par rapport aux extrémités desdits tronçons. 35 La pièce 16 a une forme annulaire mais elle possède un certain nombre de passages pour permettre l'injection de la matière durcissable comme cela sera expliqué ultérieurement. On a représenté sur le manchon 3 des orifices 17 qui permettent l'injection de la matière durcissable entre les cannelures.
Le nombre et la position de ces orifices 17 sont choisis en fonction des nécessités de l'injection. Pour procéder à l'assemblage du joint, il suffit de placer par vissage le manchon 3 sur les extrémités des tronçons tubulaires 1 et 2 afin de les amener dans les positions respectives qu'ils occupent sur la figure 1.
On procède ensuite à l'injection par les orifices 17 d'une matière durcissable constituée par exemple par une résine polyuréthane.
Cette matière durcissable occupe progressivement tout le volume qui existe entre les cannelures du manchon 3 et celles des extrémités 4 et 5 des tronçons de tubes 1 et 2.
Comme cela était expliqué précédemment, le fait que la pièce en matière plastique 16 qui sert à assurer le positionnement correct du manchon et des tronçons de tubes ne soit pas continue sur sa périphérie, permet à la matière durcissable de s'engager également dans le volume libre qui est situé entre les extrémités 11 et 12 des tronçons 1 et 2.
Après durcissement de la matière, le joint peut être utilisé. Conformément à l'invention, on choisit les surfaces des cannelures du manchon qui sont en regard des cannelures de chaque extrémité de tronçons tubulaires de manière à ce que, compte-tenu de la résistance à l'écrasement de la matière durcie, le joint soit capable de transmettre des efforts au moins aussi importants que ceux qui peuvent être transmis par les parties courantes 7 et 8 des tronçons de tubes.
Il est clair que pour satisfaire cette condition, on doit généralement disposer d'un nombre de cannelures plus élevé que celui qui, par mesure de simplification, a été représenté sur la figure 1.
C'est ainsi par exemple que l'on peut selon l'invention réunir des tubes d'acier ayant un diamètre de 400 mm et une épaisseur de
10 mm à l'aide d'un manchon également en acier dont l'épaisseur est de 10 mm et la longueur de 700 mm.
A chacune de ses extrémités, ce manchon comporte 18 cannelures dont la largeur est de 5 mm en pied et de 3 mm en tête et la hauteur est de 8 mm, lesdites cannelures étant séparées par un intervalle de 10 mm. Le pas du parcours hélicoïdal des cannelures est égal à la somme de la largeur d'une cannelure et de l'intervalle qui sépare deux cannelures.
Dans le mode de réalisation décrit, le manchon présente des cannelures sur toute sa longueur, mais il est clair que les cannelures situées dans la partie centrale ne présentent pas d'intérêt particulier si ce n'est de faciliter l'usinage du manchon.
Dans le mode de réalisation décrit, on peut utiliser comme matière durcissable par exemple une résine polyester ou un béton plastique. Dans le mode de réalisation de la figure 2, on retrouve les différents éléments du joint représenté sur la figure 1 avec les différences suivantes.
Tout d'abord, les cannelures 9 et 10 des pièces 4 et 5 ainsi que les cannelures 15 du manchon 3 sont des cannelures circulaires, c'est-à-dire à pas nul.
L'extrémité 11 du tronçon tubulaire 1 comporte des cannelures qui s'engagent entre les cannelures 15 du manchon 3 alors que ce n'était pas le cas sur la figure 1.
Les tronçons de tubes 1,2 ne comportent pas de revêtement anti-corrosion interne 13 et leur positionnement relatif est assuré par une bague 13a_ en matière plastique qui est située à l'extrémité du tronçon de tube 2.
Comme on peut le voir clairement sur les figures 3 et 4, la partie du manchon 3 qui comporte les cannelures 15 est réalisée en trois parties 3a, 3b, 3£ qui sont engagées sur les cannelures 9,10, des extrémités 4,5 des tronçons de tubes 1 et 2 dans une direction radiale.
Ces trois parties canelées 3 _, 3b_, 3 sont maintenues en position par une douille 18 qui s'engage sur elles comme on peut le voir clairement sur les figures 2 et 3. La matière durcissable est injectée par les orifices 19 disposés dans la douille 18, lesquels orifices débouchent dans des rainures périphériques 20 réalisées sur la surface externe des trois parties 3a , 3b, 3c du manchon 3 de manière à permettre l'injection de la matière durcissable dans la totalité du volume compris entre les cannelures des extrémités des tronçons de tubes et les cannelures du manchon.
Ce deuxième mode de réalisation de l'invention est représenté sur les figures 2, 3 et 4 dans une réalisation en acier avec les extrémités 4,5 des tronçons 1, 2 rapportées par soudure. Les figures 3 et 4 ont été simplifiées, notamment en diminuant le nombre de cannelures pour plus de clarté.
Dans une variante de ce mode de réalisation, comme d'ailleurs dans le mode de réalisation précédent, le manchon peut être réalisé par un moulage en fonte, auquel cas les extrémités 3 et 4 ne sont bien entendu pas rapportées par soudure mais viennent directement du moulage des tubes 7 et 8 et il n'est pas utile que les extrémités des tronçons se recouvrent.
Dans ce mode de réalisation en fonte, les trois parties 3a, 3b_, 3 constituant le manchon 3 peuvent également être réalisées par moulage en fonte tandis que la douille 18 est avantageusement réalisée sous la forme d'une section de tube d'acier.
On a représenté sur la figure 5, un mode de réalisation dans lequel les sections de tubes 1 et 2, comportent directement réalisées sur leurs extrémités, des cannelures extérieures 9 et 10 qui, dans le cas présent sont réalisées sur un tronc de cône dont le diamètre va en diminuant vers l'extrémité de chaque tronçon de tube.
On retrouve, selon ce mode de réalisation, le manchon 3 conforme à l'invention qui est lui aussi muni de cannelures 15a et 15b_ disposées sur sa surface interne tronconique.
Conformément à l'invention, les cannelures 15a et 15b_ du manchon peuvent s'engager en laissant un jeu entre les cannelures 9 et 10 des extrémités des tronçons de tubes.
Dans une première variante, les cannelures ont une forme hélicoïdale avec des pas opposés entre la partie droite et la partie gauche du manchon de manière à permettre un montage du manchon sur les deux extrémités des tubes par simple rotation du manchon.
Dans une autre variante, il est possible de réaliser sur l'extrémité des éléments tubulaires 1 et 2 des cannelures circulaires à condition de réaliser le manchon 3 en au moins deux parties distinctes comme cela était décrit précédemment dans le deuxième mode de réalisation des figures 2,3 et 4.
Comme dans les deux premiers modes de réalisation décrits, on injecte conformément à l'invention une matière durcissable par les canaux 17 de manière à ce que cette matière vienne occuper la quasi-totalité de l'espace compris entre les cannelures des extrémités 9 et 10 des éléments tubulaires 1 et 2 et les cannelures 15a et 15b du manchon 3. Comme dans les modes de réalisation précédents, il est préférable de disposer entre les cannelures des pièces intermédiaires ou cales par exemple en matière plastique qui évitent le contact entre le manchon et les extrémités des tronçons tubulaires. On a représenté sur les figures 6, 7 et 8 un mode de réalisation particulier de telles cales en matière plastique qui évitent' le contact entre le manchon et les extrémités des tronçons tubulaires.
Ce mode de réalisation est adapté plus particulièrement à des cannelures annulaires, c'est-à-dire à pas nul. La figure 6 est une coupe partielle à grande échelle par un plan passant par l'axe du joint.
On retrouve sur les figures 6, 7 et 8 les cannelures 15 du manchon 3 et les cannelures 9 de l'extrémité d'un tronçon de tube 1.
On voit sur ces figures comment trois pièces d'ecartement ou cales 16 en forme générale de U sont disposées entre deux cannelures 9 de l'extrémité du tube 1 en étant reliées et maintenues en place par des brides annulaires 16^ qui sont disposées le long de ces cannelures 9.
On retrouve le positionnement des pièces d'ecartement 16 et des brides 16a sur les figures 7 et 8. Les pièces d'ecartement 16 et les brides 16a_ peuvent être avantageusement réalisées par surmoulage par injection de matière plastique de telle sorte qu'elles peuvent adhérer directement sur le tronçon de tube 1 entre ses cannelures.
Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, les parties supérieures internes des pièces d'écartement 16 sont évasées en 16b_ de manière à faciliter l'engagement des cannelures 15 du manchon 3 dans le cas par exemple des modes de réalisation des figures 2 et 5.
On a schématiquement représenté sur la figure 9 un quatrième mode de réalisation de l'invention qui est particulièrement bien adapté à la réunion de tronçons de tubes réalisés en fonte par un procédé classique de moulage par centrifugation.
Dans ce mode de réalisation, le tronçon 1 est muni à une de ses extrémités d'une tulipe la. de plus grand diamètre et de plus grande épaisseur, qui comporte des cannelures tronconiques hélicoïdales internes 15a.
L'autre tronçon de tube 2 présente à son extrémité des •cannelures tronconiques hélicoïdales externes 10 qui sont engagées entre les cannelures 15_a par simple vissage, alors que, comme cela a été précédemment décrit, une matière durcissable est injectée par les canaux 17 dans l'espace compris entre les cannelures 10 et 15a.
On comprend que ce mode de réalisation de la figure 9, se distingue du mode de réalisation de la figure 5, par le fait qu'une extrémité du manchon 3 est réalisée d'une seule pièce avec l'extrémité d'un des deux tronçons de tubes.
Ce mode de réalisation est particulièrement bien adapté à la réalisation de tronçons de tubes en fonte centrifugée, car la tulipe et ses cannelures internes 15a ainsi que les cannelures externes 10a_ situées à l'autre extrémité du tronçon, peuvent être facilement réalisées par les techniques conventionnelles.
Il est clair que la figure 9 est une vue schématique et que les cannelures sont réalisées dans la pratique en nombres suffisants pour supporter les efforts qui doivent être transmis par le joint.
De même, le diamètre du tube peut être notablement plus grand que celui qui a été représenté sur le dessin.
Il est également clair que les cannelures de la figure 9 peuvent être réalisées sur une surface cylindrique. De même, les sections des cannelures peuvent être différentes en ayant par exemple une forme moins anguleuse, ce qui peut faciliter le montage en fonte ou en acier.
Il est bien entendu que les dispositifs des figures 5 à 8 ne constituent que des modes de réalisation donnés à titre d'exemples et qu'il est possible d'utiliser des pièces d'ecartement ou des cales de n'importe quelle autre nature.
De même, il est clair que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, réaliser des cannelures de forme autre que les cannelures circulaires ou hélicoïdales qui ont été décrites. On peut par exemple réaliser des cannelures sur certains secteurs de la périphérie des extrémités des sections de tubes en laissant entre ces secteurs un espace supérieur à la longueur des secteurs qui comportent des cannelures et réaliser des cannelures de même nature à l'intérieur du manchon. Selon cette variante, il est possible d'engager les cannelures du manchon sur les cannelures des sections de tubes par un mouvement tout d'abord axial suivi d'une rotation d'un angle correspondant à la largeur des secteurs munis de cannelures.
Cette variante présente l'avantage d'un assemblage plus facile du manchon sur les extrémités de tube mais elle nécessite une longueur environ deux fois plus grande pour le manchon, de manière à compenser par un nombre de cannelures plus élevé la perte de transmission d'efforts qui résulte des secteurs qui ne comportent pas de cannelures.
Enfin, dans les modes de réalisation des figures 2 à 5, il est possible de réaliser des cannelures ayant une forme générale de chevron ou encore des cannelures circulaires auxquelles s'ajoutent des cannelures dans une direction voisine de l'axe de la canalisation de manière à permettre au joint selon l'invention de supporter des efforts de torsion
• importants.
Cependant, dans la grande majorité des applications, des cannelures circulaires ou hélicoïdales suffisent, compte-tenu de la cohésion de la matière durcissable, pour transmettre les efforts de torsion qui sont appliqués au joint lors de la pose des canalisations.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Joint pour tubes, en particulier pour tubes métalliques, du type dans lequel deux tronçons de tubes munis de cannelures externes à leur extrémité sont réunis par un manchon femelle muni de cannelures internes, caractérisé par le fait que les cannelures internes (15) du manchon (3) sont susceptibles d'être engagées entre les cannelures externes (9,10) des extrémités (4,5) des tronçons de tubes (1,2) en laissant subsister un jeu entre la surface interne du manchon et les surfaces externes des tronçons de tubes (1,2); une matière durcissable étant injectée dans le volume compris au droit des cannelures (9,10,15) entre la surface interne du manchon (3) et les surfaces externes des tronçons de tubes (1,2); la surface des flancs des cannelures (15) du manchon (3) situées au droit des flancs des cannelures (9,10) des tronçons de tubes (1,2) étant suffisante pour que, compte-tenu de la résistance à la compression de la matière durcissable à l'état durci, les efforts transmis au niveau du joint par les cannelures (9,10,15) et la substance durcissable soient au moins égaux aux efforts transmissibles par les parties courantes des tronçons de tubes (1,2).
2 - Joint pour tubes, en particulier pour tubes métalliques, du type dans lequel un premier tronçon de tube muni de cannelures externes à son extrémité est réuni à un second tronçon de tube muni de cannelures internes à son extrémité, caractérisé par le fait que les cannelures internes (15a) du second tronçon de tube (1) sont susceptibles d'être engagées entre les cannelures externes (10) du premier tronçon de tube (2) en laissant subsister un jeu entre la surface externe du premier tronçon de tube (2) et la surface interne du second tronçon de tube (1); une matière durcissable étant injectée dans le volume compris au droit des cannelures entre la surface externe du premier tronçon de tube (2) et la surface interne du second tronçon de tube (1); la surface des flancs des cannelures (10) du premier tronçon de tube (2) située au droit des flancs des cannelures (15a.) du second tronçon de tube (1) étant suffisante pour que, compte tenu de la résistance de la compression de la matière durcissable à l'état durci, les efforts transmis au niveau du joint par les cannelures et la substance durcissable soient au moins égaux aux efforts transmissibles par les parties courantes des tronçons de tubes. 3 - Joint selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les cannelures internes (15,15ji)) sont disposées de telle manière qu'elles ne viennent pas au contact des cannelures externes (9,10).
4 - Joint selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les extrémités (4,5) des tronçons de tubes (1,2) qui sont réunies par le manchon (3) ne viennent pas au contact l'une de l'autre.
5 - Joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les cannelures internes (15,15a.) et externes (10) sont réalisées sur des surfaces cylindriques. 6 - Joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les cannelures internes (15,15a) et externes (10) sont réalisées sur des surfaces tronconiques.
7 - Joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les cannelures (9,10,15,15a) ont une forme hélicoïdale de faible pas.
8 - Joint selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les cannelures (9,10,15) ont une forme annulaire, tandis que le manchon (3) est réalisé en au moins deux parties (3a,3b_,3£) se raccordant selon des génératrices et qu'un moyen, constitué par exemple par une douille lisse (18), maintient les différentes parties (3a,3b_,3£) du manchon 3.
9 - Joint selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les cannelures (9,10,15) ont une forme générale de chevron, tandis que le manchon (3) est réalisé en au moins deux parties (3a_,3b_,3£) se raccordant selon des génératrices, et qu'un moyen, constitué par exemple par une douille lisse (18), maintient les différentes parties (3 ,3b_,3£) du manchon (3).
10 - Joint selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'en plus des cannelures (9,10,15) annulaires, il comporte des cannelures s'étendant dans une direction sensiblement voisine de l'axe de la conduite. 11 - Joint selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé par le fait que le moyen pour maintenir les différentes parties du manchon est une douille lisse (18) munie d'orifices d'injection (19) tandis que le manchon (3) comporte des rainures périphériques (20) externes au droit de ces orifices (19), rainures dans lesquelles sont prévus des orifices d'injection (17) pour la matière durcissable. 12 - Joint selon la revendication 11, caractérisé par le fait que de la matière durcissable est également injectée entre la douille lisse (18) et les différentes parties (3a_,3b_,3£) du manchon (3).
13 - Joint selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la matière durcissable est une résine époxy ou araldite, une résine polyester ou polyuréthane, un élastomère polymérisable, un béton plastique ou un produit tel qu'un brai de houille injecté à chaud.
14 - Joint selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la matière durcissable est constituée par une substance polymérisable qui effectue sa polymérisation sans retrait ou avec expansion.
15 - Joint selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte des pièces d'écartement ou cales (16) placées sur certaines des cannelures (9) avant son assemblage.
16 - Procédé pour réunir deux tronçons de tubes à l'aide d'un manchon, caractérisé par le fait que l'on réalise sur la surface interne du manchon (3) et sur la surface externe des extrémités (4,5) des tronçons de tubes (1,2), des cannelures (9,10,15) susceptibles de s'imbriquer les unes dans les autres en laissant entre elles un jeu ; que l'on engage le manchon (3) sur les extrémités (4,5) canelées des deux tronçons de tubes (1,2); et que l'on injecte une matière durcissable dans le volume compris entre les cannelures (15) du manchon (3) et celles des tronçons de tubes (1,2).
17 - Procédé pour réunir deux tronçons de tubes, caractérisé par le fait que l'on réalise des cannelures externes (10) à l'extrémité d'un tronçon (2) et des cannelures internes correspondantes (15a.) à l'extrémité de l'autre tronçon (1); que l'on engage l'une dans l'autre les extrémités des tronçons (1,2) en imbriquant l'une dans l'autre les cannelures (10,15 ); et que l'on injecte une matière durcissable dans le volume compris entre les cannelures (10,15a.).
18 - Canalisation, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par des tronçons de tubes (1,2) réunis par des joints selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
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