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PEIWECTIONNEMENTS,APPORTES,AUX,'JOINTS D 9ETANGD¯E TE .NOTAMMENT ATX JOINTS DE PORTES, .CLOISONS;; .etc.... SEPARANT JEUX.ESBS35µ.,A PRESSION-DIFFERENTE.
L'invention est relative aux joints d'étanchéité et elle con- cerne plus particulièrement, mais non exclusivement, cesjoints destinés à rendre étanches des portes, vannes, cloisons, etc... tels que portes ou van- nes d'écluses, batardeaux, etc...servant à séparer deux espaces dans les- quels règnent des pressions différentes.
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Elle a pour but surtout de rendre tels ces joints d' étanché té qu'ils répondent mieux que jusqu'à présent aux divers désiderata de la pratique.
Elle consiste principalement - et en même temps qu'à fixer la garniture du joint en manière plastique ou élastique telle que caoutchouc, le long de l'un de ses bords, à l'une des deux parties entre lesquelles l'étanchéité doit être établie et qu'à faire appliquer cette garniture à l'autre partie, sous Inaction d'une pression agissant dans 1-'espace entre la garniture et ladite première partie - à réaliser la fixation de la gar- niture à ladite première partie le long de celui des bords de la garniture qui se trouve du coté de la pression supérieure (coté amont), de sorte que l'espace entre la partie à laquelle la garniture est fixée et cette garni- ture elle-même est à l'abri de Inaction directe de la pression amont,
des moyens étant prévus pour faire agir, dans cet espace, sur la face arrière de la garniture, soit une pression supérieure à la pression aval et, de préférence, obtenue en fonction de la pression amont, soit une pression égale ou inférieure à la pression aval, et à donner à la surface de la gar- niture qui s'applique, sous la pression dans ledit espace,, contre 1-'autre partie., la forme d'une bande relativement étroite et substantiellement pa- rallèle au bord de fixation de la garniture, cette bande étant située plus près dudit bord de fixation que le bord extérieur de la surface arrière de la garniture sur laquelle agissent les pressions assurant l'étanchéité du joint.
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Elle consiste, mise à part cette disposition principale, en cer- taines autres dispositions qui s'utilisent, de préférence, en même temps mais qui pourraient le cas échéant, être utilisées isolément et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment: - en une deuxième disposition relative aux joints d'étanchéité de portes, cloisons, etc...
séparant deux masses d'eau de hauteur différen- te, cette disposition consistant à utiliser la pression d'eau due à la dif- férence de hauteur de ces deux colonnes d'eau, pour la mise sous pression de l'air se trouvant à l'intérieur du joint d'étanchéité et à disposer à cet effet,au niveau de l'extrémité supérieure de la colonne de hauteur in- férieure, un réservoir d'air de grande section horizontale mais d'épais- seur verticale limitée et à prévoir des moyens susceptibles de mettre la partie inférieure de ce réservoir en communication avec la partie inférieu- re de la colonne de hauteur supérieure, tandis que ce réservoir communique avec l'intérieur du joint gonflable pneumatiquement,
à une hauteur légère- ment au-dessus du niveau de l'extrémité supérieure de la colonne de hauteur inférieure.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'application ainsi que certains modes de réalisation des susdites dispositions et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les joints d'étanchéité du genre en question comportant applica- tion de ces mêmes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur éta- blissement ainsi que lesensembles tels que portes, notamment portes d'éclu- ses, batardeaux, vannes, etc... comportant de semblables joints.
Et elle pourra de toute façon être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin sont surtout donnés à titre d'indication.
La figure 1 représente schématiquement un joint d'étanchéité pour porte d'écluse de construction connue.
La figure 2 montre en coupe verticale la partie inférieure d'une porte d'écluse munie d'un joint établi selon la présente invention.
La figure 3 montre schématiquement et vue en perspective une telle porte d'écluse.
La figure 4 montre respectivement dans sa partie droite et dans sa partie gauche deux modes de réalisation différents des moyens de comman- de d'un joint pour porte d'écluse établi selon l'invention.
Les figures 5, 6 et 7 montrent, en coupe selon la ligne V-V de la figure 4, trois variantes de la partie supérieure d'un joint de porte d'écluse dont le gonflement est obtenu par les moyens indiqués dans la partie gauche de la figure 4.
La figure 8 montre en perspective une porte d'écluse munie d'un joint d'étanchéité établi selon l'invention et dont les moyens de gonflement correspondent à la partie droite de la figure 4.
La figure 9 montre en coupe une soupape à mercure assurant l'a- limentation en air du dispositif de gonflement du joint d'étanchéité de la porte d'écluse représentée par la figure 8.
Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses modes d'application ainsi que selon ceux des modes de réalisation de ses diverses parties auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant d'établir un joint d'étanchéité, notamment pour porte d'écluse, vanne, cloison ou autre élément séparant deux espaces dans lesquels se trou- vent des fluides, notamment des liquides à pression différente on s'y prend comme suit ou de façon analogue.
Avant d'entrer dans le vif du sujet, il est à noter qu'on a dé- jà utilisé, pour assurer une bonne étanchéité à une porte, notamment à une porte d'écluse intercalée entre deux fluides de pression différente, un joint d'étanchéité soumis à la différence de ces pressions, pour l'appli-
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quer fermement contre rune des deux parties à étancher, tandis que ce joint était fixé lui-même, d'une façon étanche et permanente, à l'autre partie.
Une telle construction est représentée schématiquement par la figure 1. Dans cette figure, on a désigné par 1 le bas de la porte et, par 2, le fond de l'écluse comportant un creux dans lequel se déplace la partie inférieure de la porte 1. Le joint d'étanchéité est constitué par une garniture 3 suppor- tée par un bras élastique 4 qui est fixé en 5 à la porte 1. La pression hau- te ou pression amont règne dans la partie hachurée par des lignes mixtes verticales, tandis que la pression basse ou pression aval règne dans. la partie hachurée en lignes interrompues horizontales.
La pression haute ou la pression amont rentre donc dans l'espace entre le support 4 et la porte 1, pour appliquer fermement la garniture 3 contre la paroi verticale du creux dans lequel se déplace la porte 1. Cette pression amont, tout en as- surant une bonne étanchéité du joint, a cependant l'inconvénient de ren- dre difficile la manoeuvre de la porte car, pour déplacer la porte, il faut vaincre le frottement entre la garniture 3 et la maçonnerie du fond de l'écluse. De plus, ce frottement entraîne une usure rapide de la garniture 3.
Pour éviter cet inconvénient, on agence, selon la disposition -principale de l'invention, le joint de façon telle que la fixation de la garniture à l'un des deux éléments à étancher, par exemple à la porte 1, ait lieu le long du bord de la garniture qui se trouve du côté de la pres- sion amont. Par conséquent, l'espace 6 (voir figure 2) entre la garniture 3 et la porte 1 est à l'abri de l'action directe de la pressipn amont. De plus, on dispose dans cet espace des moyens ayant, de préférence, la forme d'une chambre à air ou à liquide 7, qui permettent d'exercer sur la face ar- rière de la garniture soit une pression supérieure à la pression aval et qui, de préférence, correspond à la pression amont, soit une pression égale ou inférieure à la pression aval.
Enfin, on donne à la garniture 3, en-. section transversale, une forme de languette qui présente, vers l'autre partie à étancher (dans le cas de la figure 2 vers la maçonnerie 2) une saillie ou nervure 3a qui s'applique contre cette autre partie par une sur- face en forme de bande étroite qui s'étend substantiellement parallèlement au bord de fixation de la garniture 3 et dont la distance de ce bord est inférieure à la longueur sur laquelle s'étend la chambre 7,à partir dudit bord de fixation, de sorte qu'une partie essentielle des pressions qui agis- sent sur la face arrière de la garniture 3 se trouve, vue du bord de fixa- tion de la garniture, au-delà de l'endroit dans lequel la saillie 3a de la garniture s'applique contre la partie 2.
Dans les exemples représentés par les figures 2 et 5 à 7 du joint établi selon l'invention, la garniture 3 a une forme générale trian- gulaire. Son bord qui se trouve du côté des pressions amont est aplati et fixé sur un support 8 en équerre, solidaire de la porte. La garniture elle- même est constituée en une matière plastique ou élastique, notamment en ca- outchouc. La fixation de son extrémité aplatie sur le support 8 lui permet de faire des mouvements de basculement dont l'axe se trouve sur son bord de fixation. A l'intérieur de l'espace 6, il est prévu une paroi oblique 9 servant d'appui à la partie de la chambre 7 qui est opposée à la partie qui est en contact avec la face arrière de la garniture 3.
Cette chambre est, de préférence, également en caoutchouc et son intérieur peut être mis en communication soit avec la colonne d'eau en amont de la porte (colonne de grande hauteur) soit avec la colonne d'eau en aval de la porte (colonne de petite hauteur).
La saillie 3a qui s'appuie contre l'autre partie à étancher peut se trouver à différentes distances du bord de fixation de la garniture.
Dans les figures 2 et 5 à 7, cette saillie se trouve environ à la fin du premier tiers de la longueur de la languette formée par la garniture mais elle pourrait être soit plus près du bord de fixation, soit plus près du bord
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opposé de la--ntrniture.
Pour rendre étanche ce joint, on exerce une pression appropriée à l'intérieur de la chambre 7,par exemple une pression égale à la pression
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amont. De cette façon, pratiquement toute la surface intérieure de la gar- niture se trouve sous la pression amont qui cherche à écarter la garniture de la porte 1 pour l'appliquer contre la maçonnerie 2. La pression amont agit dans le sens contraire sur la partie supérieure ayant la longueur a de la garniture, tandis que la pression aval agit également dans le sens con- traire sur la partie b de la garniture.
Etant donné que la pression à l'in- térieur de la chambre 7 est égale à la pression amont, il existe une résul- tante f qui applique la partie,3 contre la maçonnerie 2 et assure ainsi 1'étanchéité du joint aussi longtemps que règne, à l'intérieur de la cham- bre 7, la pression amont. Il est encore à noter que le bras de levier de la force f par rapport à l'articulation 8 est plus grand que le bras .de le- vier de la force de réaction fr qui assure l'écrasement de la pointe de la saillie 3 a de la garniture 3. f r est par conséquent plus grand que f.
En d'autres termes, à l'aide du dispositif selon l'invention, on obtient une multiplication pour la force assurant l'écrasement de la garniture, ce qui amené une étanchéité particulièrement efficace.
Lorsqu'on veut ouvrir la porte, on laisse échapper la pression amont de la chambre 7 et on laisse rentrer par exemple la pression aval dans cette chambre. Cela provoque le décollement automatique du joint, étant donné que les forces amont et aval sur les faces avant de la garniture de- viennent plus grandes que les pressions qui agissent sur sa face arrière et on n'a plus aucune difficulté pour ouvrir la porte sans qu'il y ait frot- tement de la garniture 3 contre la maçonnerie 2.
Il est encore à noter que, selon la figure 2, on a prévu, entre le bord inférieur de la garniture 3 et la porte 1 elle-même, une bande de protection caoutchoutée, souple, non étanche, 10. Cette bande a pour but seulement de limiter la course maximum de la garniture, sans intervenir au- trement dans le fonctionnement du joint.
Il est évident que le joint tel que représenté par la figure 2 doit s'étendre selon tous les côtés de la porte où une étanchéité estnécessaire, Ces côtés sont généralement le côté inférieur et les deux côtés latéraux.
C'est ainsi que la figure 3 montre schématiquement une porte tournant au- tour d'un axe vertical et constituée par un secteur cylindrique 1. Le joint selon l'invention s'étend le long du bord inférieur circulaire du secteur 1 et le long des deux cotés verticaux latéraux.
Afin de produire à l'intérieur de la chambre 7 la pression né- cessaire pour assurer l'étanchéité du joint, on peut faire rentrer directe- ment dans la chambre 7 l'eau venant du côté amont et évacuer cette eau vers le côté aval, lorsqu'on veut décoller le joint. Ce mode de réalisation est représenté schématiquement par la partie gauche de la figure 4 qui re- présente le joint en forme de U d'une porte telle que montrée par la figure 3.
Dans ce cas,on fait déboucher,dans la partie inférieure de la chambre 7 du joint, un conduit 11 qui, par un robinet 12, peut être branché soit sur un conduit 13 débouchant dans la partie amont, soit sur un conduit 14 débouchant dans la partie aval. Chacun de ces conduits 13 et 14 plonge avantageusement presqu'au fond du canal amont ou aval. Dans ce mode de réa- lisation,l'extrémité supérieure de la chambre 7 doit être ouverte à l'at- mosphère pour que l'air puisse librement sortir et rentrer dans cette cham- bre. Lorsqu?on branche la chambre 7 sur l'amont, l'eau monte dans cette chambre jusqu'au niveau amont indiqué par la ligne am et, lorsqu'on bran- che la chambre 7 sur le côté aval, le niveau d'eau dans la chambre 7 des- cend jusqu'au niveau aval indiqué, dans la figure 4, par av.
On obtient ainsi soit l'étanchéité du joint, soit le décolle- ment de celui-ci.
Il est évident que la pression d'eau dans les sections de la chambre 7 qui sont près du niveau am n'est que faible et peut être insuffi- sante pour assurer une étanchéité satisfaisante dans les parties du joint
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qui se trouvent près du niveau am. Pour renforcer la pression assurant l'é- tanchéité du jointon peut avoir recours à des moyens élastiques supplé- mentaires. Par exemple on peut prévoir un talon 15 (voir figure 5) qui s'ap- plique contre le bord de la garniture qui est opposé à son bord de fixation.
La longueur de ce talon est telle qu'il presse, en déformant légèrement la garniture 3, la saillie 3 a du jointe contre la paroi 2 a qui est en face de la porte,. La pression exercée ainsi mécaniquement sur la saillie 3a, en vue de son application contre la paroi 2a s'ajoute ainsi à la pression bydrau- lique de la colonne d'eau qui se trouve à l'intérieur de la chambre 7.
Un effet analogue est obtenu dans le mode d'exécution représen- té par la figure 6 selon laquelle on dispose, à l'intérieur de la chambre 7, des moyens élastiques.\! par exemple des morceaux de caoutchouc mousse 16, qui exercent, sur la garniture 3,, une pression qui s'ajoute à la pres- sion hydraulique. Enfin., un effet analogue est obtenu dans le mode d'exécu- tion représenté par la figure 7 et selon lequel une plaque de caoutchouc mousse 17 est intercalée entre la porte 1 et la chambre 7.
Au lieu de faire monter la colonne d'eau d'amont à l'intérieur de la chambre 7 jusqu'au niveau am, on peut réaliser le gonflement d'au moins les parties supérieures de cette chambre par de l'air mis sous pression par la colonne d'eau d'amont. A cet effet, on peut fermer les extrémités su- périeures de la chambre 7, de sorte que l'eau d'amont, en rentrant dans celle-ci, comprime l'air qui s'y trouve. La hauteur de l'eau dans la chambre 7 sera ainsi inférieure à celle d'amont et sera équilibrée par la pression de l'air comprimé se trouvant dans les parties supérieures de la chambre.
Ces dernières parties comportent avantageusement une soupape de retenue qui s'ouvre seulement dans la direction allant de l'air ambiant vers l'espace d'air dans la chambre pour alimenter en air cet espace, en cas de néces- site. Bien entendu, les moyens élastiques supplémentaires décrits ci-dessus deviennent superflus lorsqu'on procède, pour l'étanchement du joint,, à la mise sous pression de l'air se trouvant dans les parties supérieures de la chambre 7.
Selon une autre disposition de Il invention, on met, pour l'é- tanche.ment dujoint, pratiquement toute la longueur de la chambre 7 au-des- sus du niveau av, sous la pression de l'air comprimé obtenue par la colonne d'eau, d'amont qui, dans ce cas, ne rentre pas, au moins pour un fonctionne- ment normal du joint, dans cette chambre. On obtient ainsi l'avantage d'as- surer, sur toute la longueur du joint,, une pression d'application pratique- ment uniforme de celui-ci. La partie droite de la figure 4 et les figures 8 et 9 montrent schématiquement un mode d'exécution de cette dernière dis- position.
Comme il résulte de la figure 4, on remplit la chambre 7 du joint d'un liquide "d", de préférence de l'eau, jusqu'au niveau av et on soumet à l'action de l'air sous pression la partie du joint qui se trouve au-dessus du niveau av et qui est fermée vers l'extérieur, pendant les pé- riodes de sa mise sous pression.
Selon cette dernière disposition de l'invention, on dispose au niveau av, ou immédiatement au-dessus de ce niveau., un réservoir d'air 18 ayant une grande section horizontale mais une hauteur verticale limitée.
La disposition et la hauteur du réservoir 18 doivent être choisies de fa- çon telle que si on le met en communication avec la colonne aval (niveau av),l'eau ne remplisse pas ce réservoir mais arrive juste jusqu'à son fond ou légèrement au-dessus de son fond. De plus., on relie le dessus de ce réservoir, à un endroit légèrement au-dessus du niveau av mais à une distance aussi limitée que possible de ce niveau, par des conduits 19 et 19' aux deux chambres à air 7a et 7b formées dans les deux branches ver- ticales droite et gauche de la chambre 7 du joint. Enfin, on relie le dessous de la chambre à air 18, par un conduit 20 et un distributeur 21, soit à la colonne d'eau aval (niveau av), soit à la colonne d'eau amont (niveau am).
Ce distributeur comporte, par exemple, deux soupapes ou van-
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nes 22 et 23 commandées respectivement par des volants de commande 24 et 25 et reliées par des tubes non représentés qui, de préférence, vont au fond du canal, respectivement à la colonne aval et à la colonne amont.
De plus, on relie les extrémités supérieures des chambres à air 7a et 7b à l'air extérieur, par l'intermédiaire d'une soupape automati- que ou commandée. Cette soupape est indiquée schématiquement par la figure 8 en 26. Sa liaison avec les extrémités supérieures des chambres 7a et 7b est assurée par des conduites 27a et 27b et sa communication avec l'air extérieur est assurée par un tube 28. Enfin, cette soupape 26 communique avantageusement également avec la partie supérieure du réservoir d'air 18, par l'intermédiaire d'un tube 29.
Lorsque la soupape 26 est commandée, sa commande est, de préférence, couplée avec celle des soupapes 22 et 23 et cela de façon telle que la soupape 26 ferme la communication avec l'air ambiant, lorsqu'on ouvre la soupape 23 pour mettre les chambres 7a 7b sous la pression de la colonne d'eau amont, tandis que la soupape 26 assure la communication des chambres à air avec l'air ambiant, lorsqu'on ouvre la soupape 22 pour produire une décompression des chambres 7a et 7b par suite de leur communication avec la colonne d'eau aval.
Comme déjà dit, on peut également rendre la soupape 26 automa- tique, en lui donnant, par exemple, la forme d'une soupape à mercure telle que représentée par la figure 9. Dans ce cas, les trois conduits 27a,27b et 29 communiquent avec l'espace 30 qui se trouve à l'intérieur d'un tube 31, au-dessus d'une masse de mercure 32, disposée sur le fond du tube 31.
A l'intérieur du tube 31, est prévu un deuxième tube de petit diamètre 33 dont l'extrémité supérieure communique avec l'air ambiant, tandis que son extrémité inférieure rentre dans la masse de mercure. Lorsque, dans .les chambres 7a et 7b règne la pression amont, le mercure monte dans le tube 33 et empêche ainsi toute communication des chambres 7a et 7b avec l'air ambiant. Par contre, si on relie les chambres 7a et 7b, par l'intermédiaire de la soupape 22, à la pression aval, le mercure descend dans le tube 33 et laisse passer l'air à travers la chambre 30 et les tubes 27a, 27- et 29 dans les chambres 7a et 7b et dans le réservoir 18.
Selon encore une autre variante (représentée en traits mixtes dans la figure 8), on prévoit, à la place de la soupape à mercure un tube ou tuyau 33 qui, à son extrémité inférieure, est relié à la partie inférieure du réservoir 18, tandis que son extrémité supérieure ouverte se trouve à un niveau supérieur au niveau am. Lors de la mise sous pression du joint, l'eau monte dans ce tube, et le maintient ainsi fermé, tandis qu'il se vide lors de la décompression du joint.
Enfin, on prévoit encore au niveau av un petit réservoir 34 qu'on relie, immédiatement au-dessus et au-dessous du niveau du liquide "d" qui se trouve à l'intérieur de la chambre 7, avec celle-ci, à l'aide de tubes 35 et 36. Ce réservoir 34 a pour but de diminuer les variations que subit le niveau du liquide "d", lors des mises en et hors pression du joint. Pour empêcher le liquide "d" de geler, on peut y ajouter un anti- gel ou on peut y prévoir un dispositif de chauffage (non représenté)
Le fonctionnement du dispositif représenté par la partie droi- te de la figure 4 et les figures 8 et 9 est le suivant:
Lorsqu'on ouvre la soupape 23 pour mettre la chambre 7 sous la pression amont, l'eau ne monte que très peu dans le réservoir 18,en raison de la grande section horizontale de ce réservoir.
De toute façon, l'air dans les chambres 7a et 7b sera comprimé à une valeur correspon- dant à la pression amont avant que l'eau ne soit arrivée à la hauteur des tubes 19a et 19b. L'eau ne rentre donc pas dans les chambres 7a et 7b
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aussi longtemps que ces chambres sont parfaitement étanches vers 1-'extérieur pendant la période de leur mise sous pression.
Si, pour une raison quelconque, une fuite se produit, l'eau, contrairement à ce qui se passe pendant le fonctionnement normal du joint,, rentre, par l'intermédiaire des tubes 19a et 19b, dans les chambres 7a et 7b et met ces chambres directement sous pression de la façon décrite ci- dessus au sujet de la partie gauche de la figure 4. Le fonctionnement du joint d'étanchéité est donc assuré, même en cas de fuite,
Pour décomprimer la chambre 7, on ferme la soupape 23 et on ou- vre la soupape 22 et on laisse en mêmetemps rentrer de l'air dans les cham- bres 7a et 7b et dans le réservoir 18.
Quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient tou- jours des joints d'étanchéité dont le fonctionnement et les avantages ré- sultent suffisamment clairement de ce qui précède pour qu'il soit inutile d'entrer à leur sujet dans aucune explication supplémentaire.