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" Perfectionnements aux jointe pour riautes pressions ".
Il est relativement facile de faire un joint cir- culaire de petit diamètre capable de résister à une forte pression de fluide et divers moyens sont connus à cet effet, mais on éprouve une difficulté considérable à produire un joint satisfaisant de grand diamètre, par exemple au delà de 30 cm.
Pour de tels joints en a déjà proposé d'employer des garnitures d'étanohéité en métal malléable,le joint étant fait par compression de la matière de la garniture jusqu'à ce qu'elle vienne s'engager de façon étanche dans les interstices entre les pièces à assembler, mais suivant la présente invention, un joint parfaitement satisfaisant, e grand diamètre, peut être obtenu moyennant l'emploi des
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propriétés élastiques de matières dures, telles que l'acier,
La difficulté de réaliser un joint de grand diamètre croît très rapidement en raison du diamètre et pour ce motif les résultats avantageux de l'invention ressortent le mieux lors- que celle-ci est appliquée à la construction de oints dent le diamètre dépasse par exemple 30 cm.
Pour fixer les idées, l'invention va maintenant être décrite dans son application au couvercle d'une pièce cylindrique forgée ayant un diamètre intérieur de 1,25 mètre, comme celle qui constitue la paroi d'un appareil catalytique pour la/production synthétique de l'ammoniaque. Comme on le sait, la synthèse de l'ammoniaque s'effectue généralement sous des pressions très élevées, par exemple de 200 à 400 atmosphères, et les couvercles du convertisseur doivent par conséquent être étanches aux gaz dans des conditions très difficiles.
Le dessin annexé représente la partie supérieure d'un convertisseur à ammoniaque. A est la pièce forgée ex- térieure cylindrique dont le diamètre intérieur peut être d'environ 1,25 m ; le couvercle comprend plusieurs pièces dont les éléments essentiels sont un anneau B en forme de lentille, un couvercle D et un anneau vissé E. L'anneau lenticulaire présente des surfaces courbes a et 1 disposées obliquement qui sont de préférence des portions de sphères dont le centre se trouve sur l'axe de l'anneau. La face a vient en contact avec un épaulement oblique a' formé dans la pièce forgée, cette dernière face étant tangente à la face courbe ± suivant sa ligne de contact.
L'autre face 1 de l'anneau en lentille vient en contact avec la face b' du couvercle D, cette face,]' étant de même tangente à la face b à l'endroit de la ligne de contact. Ces faces tangentes
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peuvent être considérées coma des parties de cônes. L'anneau
E est vissé dans le sommet du convertisseur et peut être ser- ré par des moyens appropriés quelconques. Le couvercle D doit être claveté à la paroi extérieure (comme indiqué en K) en vue d'empêcher sa rotation possible et la formation d'entail- les, qui en résulterait, dans les surfaces b et a.
Le serra- ge de la vis de culasse E a pour effet d'écraser l'anneau en forme de lentille entre l'épaulement et le couvercle et l'effet d'une pression mécanique sur E met les faces .a et a' et b, l'en contact si intime qu'on obtient un joint élasti- que capable de résister à des pressions intérieures de gaz de plusieurs centaines d'atmosphères ou davantage. Lorsque l'anneau lenticulaire est seulement posé entre les faces a' et ils le contact dans le joint est linéaire, mais lorsqu'on exerce une pression mécanique sur le couvercle, le contact linéaire s'étend pour donner un contact suivant une largeur finie, ou en d'autres termes les surfaces courbes de l'anneau lenticulaire s'aplatissent légèrement et en même temps les surfaces tangentes ,µ et b' s'infléchissent légèrement.
Ces déformations sont toutefois parfaitement élastiques vu que l'on emploie une pression telle que la matière sollicitée ne soit jamais poussée jusqu'à sa limite d'élasticité.
On a observé que le joint ainsi obtenu en faisant descendre le couvercle D au moyen de l'anneau vissé E, est 'capable de supporter une pression intérieure de gaz très éle- vée, par exemple de 200 à. 300 atmosphères.Il est vrai que le couvercle D se soulève légèrement de la position dans la- quelle il avait été abaissé par vissage lorsque la pression intérieure était par exemple la pression atmosphérique, mais en même temps l'anneau lenticulaire s'étend vers l'extérieur dans une faible mesure par suite de la pression intérieure
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élevée et ces mouvements tendent à se contrebalancer dans le joint.
L'effet final est, que la déformation élastique à l'en- droit du joint possède une grandeur suffisante pour absorber les petits mouvements relatifs de l'anneau en lentille et du couvercle, de sorte qu'une fois que le joint a été créé, il se maintient en dépit des variations de la pression intérieu- re du gaz.
Il est essentiel, pour le fonctionnement complète- ment satisfaisant de ce joint, que la compression mécanique nécessaire soit appliquée uniformément sur le pourtour de l'anneau et aussi exactement que possible dans un alignement parallèle à l'axe de l'anneau et passant par la ligne de contact des faces ,il et ,il'. La compression fournie par un cou- vercle boulonné ne se conformerait pas suffisamment à ces conditions vu qu'une pression intérieure très élevée de gaz agissant sur un joint de grand diamètre forcerait le couver- cle à se bomber autour du cercle de boulons et d&itre part les boulons s'allongeraient.
ces deux effets permettraient au couvercle de se soulever de l'anneau en forme de lentille ( c'est-à-dire que le mouvement dépasserait ce que la défor- mation élastique pourrait absorber ) et tendraient ainsi à rompre l'étanchéité du joint, si au contraire la pression mécanique est exercée directement au-dessus de la ligne de contact du joint ( comme dans le cas de la présente invention ), il n'y a pas de mouvement relatif du couvercle et l'anneau lenticulaire, à l'endroit de la ligne de contact, sous l'in- fluence du bombement. On peut employer suivant cette invention, tout autre moyen que l'anneau vissé indiqué ci-dessus, pourvu que les conditions mentionnées soient satisfaisantes.
On voit que plus l'angle sous lequel l'anneau len- culaire vient en contact avec l'épaulement est grand,plus
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le joint sera serré, mais l'inconvénient d'un angle trop grand est que les faces a. et a' sont plus exposées à la torsion du fait que l'anneau lenticulaire est plus fortement coincé, et il serait très difficile d'enlever l'anneau en cas de besoin. D'autre part, l'emploi d'un angle trop petit rendrait difficile la réalisation d'un joint satisfaisant.
On a trouvé qu'un angle de 30 à 45 convient très bien pour ces joints.
La matière de l'anneau en forme de lentille est généralement de l'acier doux, mais d'autres métaux ou al- liages peuvent être employés pourvu qu'ils ne soient pas malléables ; le cuivre par exemple ne conviendrait pas.
-:- REVENDICATIONS -:- @ 1.- Joint pour pressions élevées, caractérisé en ce que le contact assurant l'étanchéité est élastique par le fait qu'il est établi suivant les deux surfaces obliques d'un anneau lenticulaire en métal dur, la force de serrage étant appliquée dans une direction parallèle à l'axe de l'anneau et autant que possible dans un alignement passant par le contact dans le joint.