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"Perfectionnements aux joints de tuyaux "
La présente invention est relative aux tuyaux a et/plus particulièrement pour objet de réaliser des écono- mies dans la fabrication des tuyaux en ciment armé et de constituer des moyens très efficaces pour assurer l'étan- chéité des joints entre ces tuyaux.
Les tuyaux en ciment du type dans lesquels des cy- lindres en acier sont noyés dans le ciment demandent géné- ralement l'utilisation de bagues mâles et femelles qui sont fixées aux extrémités des cylindres en acier pour constituer des surfaces d'assemblage servant à former les joints. Les profils des bagues d'assemblage en acier de ' l'un de ces types sont initialement formés par laminage d'une matière sortant du laminoir sous forme de bandes à profils spéciaux. On achète ces profils spéciaux suivant les besoins, on les coupe aux longueurs désirées et on les
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transforme en bagues d'assemblage . On réalise les autres éléments d'assemblage en utilisant des bagues lisses, séparées, que l'on monte aux extrémités des tuyaux, de telle manière qu'elles supportent et maintiennent des garnitures une fois les assemblages fermés.
On a décrit, dans le brevet américain n 2.136.946,des joints comportant des bagues mâles pourvues de gorges, obtenues à partir de profilés spéciaux, joints fabriqués à partir de bagues lisses. Quelle que soit la manière dont on réalise les éléments d'assemblage, il importe que les gorges destinées à maintenir une garniture de caoutchouc ou de matière caoutchouteuse forment, avec la partie femelle correspon- dante, un espace dont les proportions lui permettent de recevoir la garniture qui doit être utilisée.
Les garnitures en caoutchouc sont moulées et ont une section constante et, étant donné que le caoutchouc est relativement incompressible, les garnitures gênent consi dérablement l'engagement des extrémités des tuyaux, si les bagues et les gorges n'ont pas les dimensions correctes pour recevoir une garniture donnée . De plus, une diffé- rence dans les dimensions transversales de l'espace qui contient la garniture donne, à une garniture de section donnée, une efficacité d'étanchéité irrégulière . Si la gorge est trop grande, le joint fuit à une pression inté- rieure à la pression maximum désirée .Ainsi, le jeu ména- gé entre les bagues d'assemblage mâle et femelle et, par suite, la précision de leurs dimensions sont des facteurs importants pour l'obtention de joints étanches.
Si le jeu prévu entre les bagues d'assemblage est trop grand, il peut en résulter une étanchéité irrégulière dans les dif- férentes parties d'un joint.
Un objet de la présente invention vise l'obtention de joints uniformément étanches. Un autre objet de l'in- vention consiste à perfectionner les procédés de construc-
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tion des tuyaux en ciment armé, en constituant les élé- ments d'assemblage d'un joint de façon économique et sans sacrifier les hautes qaalités d'étanchéité que l'on peut obtenir. On réalise des économies en ne se servant pas des profils spéciaux préfabriqués, en évitant également l'usinage et l'utilisation de bagues lisses individuelles pour constituer les éléments d'assemblage .
Chaque bague de joint est faite par le fabricant de tuyaux, qui se procure une matière en bandes lisses d'épaisseur uniforme, coupe ces dernières aux longueurs convenables, roule les bandes coupées en forme de bagues, lamine dans ses bagues les profils désirés et dresse avec précision les bagues formées afin d'obtenir des surfaces coopérantes ayant des dimen- sions précises. Il en résulte de nouvelles bagues d'assem- blage à emboîtement dont les surfaces utiles ont des dimen- sions correctement établies pour .recevoir une garniture et fermer un joint.
Par suite, on obtient un tuyau en ciment armé du type à emboîtement, dans lequel les élé- ments d'assemblage sont prévus et construits de telle sorte qu'ils assurent des qualités d'étanchéité uniformé- ment sûres et qu'ils forment des joints particulièrement efficaces pour assurer l'étanchéité aux pressions élevées.
Conformément à l'invention, on réalise un joint entre deux éléments de tuyau en ciment, comportant chacun une armature en acier s'étendant dans le sens longitudinal de ceux-ci, joint caractérisé par une bague mâle pourvue d'une partie mâle annulaire ; seconde partie annulaire et une partie annulaire placée entre les deux premières et réunie à elles ; diamètres des surfaces cylindriques extérieures de chacune de ces trois parties annulaires sont différents; l'extrémité libre de la seconde partie est fixée à l'armature en acier de l'un des éléments de tuyau, cette portée et la partie mâle étant réunies l'une
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à l'autre de préférence par une partie inclinée ;
joint est encore caractérisé par une bague femelle comportant deux parties annulaires de diamètres différents, dont une première partie forme une portée cylindrique intérieure ayant un diamètre égal ou légèrement supérieur au diamètre extérieur de la portée de la bague mâle, la deuxième de ces parties annulaires femelles ayant une surface intérieure cylindrique de diamètre égal ou légèrement supérieur au diamètre extérieur de la partie emboîtée ;
ces deux parties annulaires femelles sont re- liées de préférence par une partie inclinée qui forme, avec la partie inclinée de la bague mâle, la partie em- boîtée et la première partie, un espace prévu pour sece- voir une garniture, l'extrémité libre de la seconde par- tie annulaire femelle étant reliée à l'armature en acier du second élément du tyyau.
Afin de mieux faire comprendre l'invention, on va maintenant la décrire en se référant au dessin annexé, sur lequel : la fig. 1 montre une partie d'une bande plate en acier à partir de laquelle on forme les bagues d'assem- blage ; les fig. 2 et 3 représentent respectivement des cylindres servant au laminage des sections des bagues mâle et femelle ; les figs' 4 et 5 montrent respectivement des bagues mâle et femelle terminées; la fig. 6 est une coupe d'un joint de tuyau en ci- ment.
Chacune des bagues mâle et femelle du joint conforme à la présente invention est faite en partant d'une bande plate en acier 10, d'un seul morceau, d'épaisseur sensiblement uniforme, dont une extrémité est représentée sur lafig. 1 . On coupe les bandes plates, telles qu'elle:
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proviennent du laminoir, aux longueurs nécessaires pour former les bagues d'assemblage respectives lorsque ces bagues sont terminées. Puis,on enroule ces bandes plates en forme de(bagues circulaires . On soude l'une à l'autre les extrémités de chaque bague et on meule les parties soudéespour en enlever les bavures. Par laminage, on donne aux bagues respectives les profils désirés.
On obtient le profil de la bague mâle en laminant la bague lisse (qui a été préparée de la manière décrite ci-dessus pour servir de bague mâle) entre des cylindres 11 et 12 (fig. 2). Ces cylindres forment trois parties annulaires reliées entre elles 13, 14 et 15,ayant des diamètres différents, la partie médiane 14 ayant le plus grand diamètre et formant une portée cylindrique 16.
La surface extérieure 17 de la partie mâle annulaire 13 est décalée radialement de la surface cylindrique de la portée 16 d'une distance déterminée à l'avance,qui dépend des dimensions de la garniture à utiliser dans le joint terminé et de l'espace qui doit être ménagé pour cette garniture. Une partie latérale 18 réunit la partie annulaire médiane 14 à la partie annulaire 13. Cette par- tie latérale 18 a pour rôle de fournir une poussée axiale sur la garniture lorsque le joint est fermé et, si on le préfère, on peut le disposer presque verticalement.
De même, on donne à la bague femelle le profil dé- siré en laminant une bague préparée préalablement à cet effet au moyen de cylindres 19 ou 20 (fig. 3) qui forment deux parties cylindriques annulaires 21 et 22 ; donne à la première de ces parties un diamètre suffisant pour qu'elle constitue une surface de portée interne 23 desti- née à venir en contact avec la portée cylindrique 16 de la bague mâle ou à s'en trouver à une légère distance; on donne à la deuxième partie cylindrique ,annulaire un diamètre suffisant pour constituer une surface cylindri- que intérieure 24 qui se trouvera à une certaine distance
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également à doubler l'intérieur de la bague mâle et le recouvrement 32 servant également à couvrir l'extérieur de la bague femelle, comme le montre la fig. 6.
La bague mâle est pourvue de trois parties annulaires mises en forme avec précision, comportant une portée cylindrique intermédiaire 16 de diamètre plus grand que celui des surfaces extérieures adjacentes de cette bague mâle . Cette surface cylindrique 16 est la surface de portée de la partie emboîtée du tuyau . L'évidement annu- laire 33 situé au-dessous de la portée de la bague mâle est épaulé par le ciment du revêtement intérieur qui y est emprisonné . On détermine à l'avance l'emplacement radial de la surface cylindrique 17 recevant la garniture par rapport à la surface de portée cylindrique 16, de manière à obtenir un joint étanche, ce que l'on réalise par le procédé de laminage et de dressage sus-mentionné.
La bague femelle est munie de deux surfaces cylindri- ques intérieures 23 et 24, dont les dimensions sont déter- minées avec précision. La surface cylindrique 23 de la par- tie femelle sert de surface ;( de portée du joint et son diamètre n'est que légèrement supérieur à celui de la surface de portée cylindrique 16 de la partie mâle, qui constitue l'autre surface de portée . La surface cylin- drique intérieure 24 de la partie femelle a un diamètre suffisant pour laisser entre elle et la surface cylindri- que 17 de la bague mâle un jeu plus grand que celui qui est ménagé entre les surfaces de portée 16 et 23.
Cette disposition des surfaces mâle et femelle l'une par rapport à l'autre a pour effet de donner un minimum de jeu entre les surfaces coopérantes le plus à l'extérieur du joint, dans le but d'empêcher que la garniture 34 ne soit chassée à l'extérieur et d'éviter que cette garniture ne soit comprimée de façon irrégulière sur toute la circon-
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férence du tuyau.Il importe que les surfaces 16 et 17 de la bague mâle et 23 et 24 de la bague femelle soient paral- lèles à l'axe du tuyau, c'est-à-dire vaarment cylindriques, pour obtenir les qualités d'étanchéité optimum dans les conditions diverses qui peuvent se présenter dans une conduite posée.
Lorsque le joint est fermé, la garniture se trouve entièrement emprisonnée entre des parois métalliques qui la protègent parfaitement. Si les tuyaux assemblés glissent l'un par rapport à l'autre, une partie de la garniture assure encore une étanchéité complète parce que les surfaces 17 et 23 qui l'emprisonnent ainsi que les surfaces de portée 16 et 23 sont cylindriques et que la distance radiale prévue entre les surfaces qui enser- rent la garniture ne changent pas . Le joint constitué par les bagues mâle et femelle est donc particulièrement approprié pour des tuyaux à haute pression. De préfé- rence, on évase l'extrémité 35 de la bague femelle pour faciliter la fermeture du joint.
En ménageant un jeu plus grand dans le joint,entre les surfaces opposées 24 et 17 des bagues femelle et mâle, il est possible d'incliner les axes des tuyaux ainsi assemblés sur les surfaces de portée 16 et 23 situées à l'extérieur de la garniture, de sorte que l'on est assuré de la bonne étanchéité contre toute fuite, que les axes soient inclinés ou non. Etant donné que chaque bague est formée à partir d'une seule bande et est dressée pour lui donner une forme circulaire précise, on peut obtenir le minimum de jeu entre les surfaces de portée des bagues mâle et femelle, le joint étant tou- jours centré et l'étanchéité restant uniformément conser- vée sur toute la circonférence de ce joint.
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"Improvements to pipe joints"
The present invention relates to pipes and / more particularly for their object to achieve savings in the manufacture of reinforced cement pipes and to constitute very effective means for ensuring the tightness of the joints between these pipes.
Cement pipes of the type in which steel cylinders are embedded in cement generally require the use of male and female rings which are attached to the ends of the steel cylinders to provide joint surfaces for forming. joints. The profiles of the steel connecting rings of one of these types are initially formed by rolling a material leaving the rolling mill in the form of strips of special profiles. We buy these special profiles as needed, we cut them to the desired lengths and we
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transforms into assembly rings. The other assembly elements are made by using separate, smooth rings which are fitted to the ends of the pipes, in such a way that they support and hold the gaskets once the assemblies are closed.
It has been described in US Pat. No. 2,136,946, seals comprising male rings provided with grooves, obtained from special profiles, seals made from smooth rings. Regardless of the way in which the assembly elements are produced, it is important that the grooves intended to hold a rubber or rubbery material lining form, with the corresponding female part, a space whose proportions allow it to receive the gasket. trim that should be used.
The rubber gaskets are molded and have a constant section and, since rubber is relatively incompressible, the gaskets considerably interfere with the engagement of the ends of the pipes, if the rings and the grooves are not the correct dimensions to accommodate. a given garnish. In addition, a difference in the transverse dimensions of the space which contains the gasket gives, to a gasket of given section, an irregular sealing efficiency. If the groove is too large, the seal will leak at an internal pressure at the maximum desired pressure. Thus, the clearance between the male and female assembly rings and, therefore, the accuracy of their dimensions are factors. important factors for obtaining watertight joints.
If the clearance provided between the assembly rings is too large, an irregular seal may result in the different parts of a joint.
An object of the present invention is to obtain uniformly tight seals. Another object of the invention is to improve the construction methods.
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tion of reinforced cement pipes, constituting the assembly elements of a joint in an economical manner and without sacrificing the high sealing qualities that can be obtained. Savings are made by not using special prefabricated profiles, also avoiding the need for machining and the use of individual plain rings to form the assembly elements.
Each joint ring is made by the pipe manufacturer, who procures a smooth strip material of uniform thickness, cuts the latter to the correct lengths, rolls the cut strips into rings, rolls the desired profiles into their rings and sets them up. precisely formed rings in order to obtain cooperating surfaces with precise dimensions. This results in new interlocking assembly rings having working surfaces of properly established dimensions to receive a packing and close a joint.
As a result, a reinforced cement pipe of the interlocking type is obtained, in which the connecting elements are provided and constructed in such a way that they provide uniformly safe sealing qualities and form joints. gaskets particularly effective for sealing at high pressures.
According to the invention, a joint is produced between two cement pipe elements, each comprising a steel frame extending in the longitudinal direction thereof, a joint characterized by a male ring provided with an annular male part; second annular part and an annular part placed between the first two and joined to them; diameters of the outer cylindrical surfaces of each of these three annular parts are different; the free end of the second part is fixed to the steel reinforcement of one of the pipe elements, this bearing and the male part being joined together
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to the other preferably by an inclined part;
seal is further characterized by a female ring comprising two annular parts of different diameters, a first part of which forms an internal cylindrical seat having a diameter equal to or slightly greater than the outside diameter of the seat of the male ring, the second of these female annular parts having a cylindrical inner surface of diameter equal to or slightly greater than the outer diameter of the nested portion;
these two female annular parts are connected preferably by an inclined part which forms, with the inclined part of the male ring, the fitted part and the first part, a space provided for securing a packing, the end free of the second female annular part being connected to the steel frame of the second element of the pipe.
In order to better understand the invention, it will now be described with reference to the appended drawing, in which: FIG. 1 shows part of a flat steel strip from which the assembly rings are formed; figs. 2 and 3 respectively show cylinders for rolling the sections of the male and female rings; Figs' 4 and 5 respectively show completed male and female rings; fig. 6 is a section through a cement pipe joint.
Each of the male and female rings of the seal according to the present invention is made from a flat steel strip 10, in one piece, of substantially uniform thickness, one end of which is shown in lafig. 1. We cut the flat strips, such as:
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come from the rolling mill, at the lengths necessary to form the respective assembly rings when these rings are completed. Then, these flat bands are wound in the shape of (circular rings. The ends of each ring are welded to each other and the welded parts are ground to remove any burrs. By rolling, the respective rings are given the desired profiles. .
The profile of the male ring is obtained by rolling the smooth ring (which has been prepared in the manner described above to serve as a male ring) between cylinders 11 and 12 (Fig. 2). These cylinders form three annular parts connected to one another 13, 14 and 15, having different diameters, the middle part 14 having the largest diameter and forming a cylindrical seat 16.
The outer surface 17 of the annular male part 13 is radially offset from the cylindrical surface of the seat 16 by a predetermined distance, which depends on the dimensions of the gasket to be used in the finished joint and the space which must be spared for this garnish. A side portion 18 joins the middle annular portion 14 to the annular portion 13. The purpose of this side portion 18 is to provide axial thrust on the packing when the seal is closed and, if preferred, it can be disposed almost. vertically.
Likewise, the female ring is given the desired profile by rolling a ring prepared beforehand for this purpose by means of cylinders 19 or 20 (fig. 3) which form two annular cylindrical parts 21 and 22; gives the first of these parts a diameter sufficient for it to constitute an internal bearing surface 23 intended to come into contact with the cylindrical bearing surface 16 of the male ring or to be at a slight distance therefrom; the second cylindrical, annular part is given a diameter sufficient to constitute an internal cylindrical surface 24 which will lie at a certain distance
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also to double the inside of the male ring and the covering 32 also serving to cover the outside of the female ring, as shown in FIG. 6.
The male ring is provided with three precisely shaped annular parts, comprising an intermediate cylindrical bearing surface 16 of larger diameter than that of the adjacent outer surfaces of this male ring. This cylindrical surface 16 is the bearing surface of the nested part of the pipe. The annular recess 33 located below the bearing surface of the male ring is supported by the cement of the interior lining which is trapped therein. The radial location of the cylindrical surface 17 receiving the lining is determined in advance with respect to the cylindrical bearing surface 16, so as to obtain a tight seal, which is achieved by the rolling and dressing process. above mentioned.
The female ring is provided with two internal cylindrical surfaces 23 and 24, the dimensions of which are determined with precision. The cylindrical surface 23 of the female part serves as the seating surface of the seal and its diameter is only slightly larger than that of the cylindrical seating surface 16 of the male part, which constitutes the other seating surface The internal cylindrical surface 24 of the female part has a diameter sufficient to leave between it and the cylindrical surface 17 of the male ring a greater clearance than that provided between the bearing surfaces 16 and 23.
This arrangement of the male and female surfaces relative to each other has the effect of giving a minimum of play between the outermost cooperating surfaces of the seal, in order to prevent the gasket 34 from being driven out and to prevent this packing from being compressed irregularly over the entire circumference.
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It is important that the surfaces 16 and 17 of the male ring and 23 and 24 of the female ring are parallel to the axis of the pipe, that is to say variably cylindrical, to obtain the qualities of optimum sealing in the various conditions which may arise in a laid pipe.
When the seal is closed, the gasket is completely trapped between metal walls which perfectly protect it. If the assembled pipes slide relative to each other, part of the gasket still ensures a complete seal because the surfaces 17 and 23 which enclose it as well as the bearing surfaces 16 and 23 are cylindrical and the the radial distance provided between the surfaces surrounding the gasket do not change. The seal formed by the male and female rings is therefore particularly suitable for high pressure pipes. Preferably, the end 35 of the female ring is flared to facilitate closing of the seal.
By leaving a greater clearance in the joint, between the opposite surfaces 24 and 17 of the female and male rings, it is possible to incline the axes of the pipes thus assembled on the bearing surfaces 16 and 23 located outside the packing, so that a good seal is ensured against any leakage, whether the axes are inclined or not. Since each ring is formed from a single strip and is trimmed to give it a precise circular shape, the minimum clearance can be obtained between the seating surfaces of the male and female rings, with the seal always centered. and the seal remaining uniformly preserved over the entire circumference of this seal.
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