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La présente invention est relative à des garnitures perfection- @@@ @@r @@t à rendre hermétiques les joints compris entre des tronçons de tuyaux flexibles du type utilisé pour relier les tuyaux de vapeur des voitu- res voisines d'un train de chemin de fer.
La présente invention est principalement relative à un système de garniture dans lequel l'élément de garnissage élastomère tubulaire com- porte une bande annulaire contenant du tissu dont une extrémité forme sur- face de siège se mettant en prise hermétiquement avec une surface corres- pondante d'une extrémité d'un tronçon de tuyau pivotant voisin. Grâce à cette disposition, les joints présentent à tout moment une liberté de mou- vement étant donné que leur construction empêche la matière élastomère de la garniture de couler dans l'espace compris entre les surfaces de raccord voisines comprises entre les extrémités pivotantes et télescopantes des tronçons de tuyaux voisins, condition qui se rencontrait jusqu'ici.
Dans la garniture selon l'invention, l'élément de garniture élas- tomère est empêché de venir directement en contact avec de la vapeur à haute pression et à haute température dans les régions des tronçons de tuyaux se raccordant et où il se produit une turbulence, la matière de l'é- lément de garniture étant, dans une grande mesure, isolée, et sans contact direct avec la paroi qui la renferme et qui dirige la vapeur dans le joint pivotante de sorte qu'il n'y a pas de trajet direct de conduction de cha- leur entre la vapeur à haute température et la matière de la garniture.
Pour obtenir ce dernier résultat, l'invention prévoit une bague ou un man- chon de retenue cylindrique qui s'emboîte télescopiquement dans une virole métallique qui garnit l'élément de garniture élastomère et qui délimite svec la paroi de la virole une chambre annulaire ou à air dans laquelle est enfermé le ressort habituel destiné à appliquer la pression. Cette cham- bre à air, non seulement isole thermiquement la garniture de la transmis- sion directe de chaleur par conduction, mais encore maintient le ressort hors du parcours de la vapeur, de sorte qu'il n'est pas détérioré par l'ac- tion de la vapeur à haute température.
Dans un mode de construction de ce genre, il est prévu selon l'invention un organe de retenue du ressort, maintenant celui-ci initiale- ment comprimé, et un ensemble de virole constitué par un ensemble unique du type à garnissage pouvant être introduit facilement dans l'ouverture centra- le de la garniture élastomère de sorte que le système de garniture monté peut être facilement installé en bloc dans l'extrémité évidée du tronçon de tuyau prévue à cet effet, sans avoir besoin d'outils.
Ce type d'ensemble d'organe de retenue du ressort et de virole, lorsqu'il est installé dans un joint pivotant, assure dans ce joint un pas- sage libre et lisse pour l'écoulement de la vapeur.
Dans le système de virole et de pièce de retenue du type ci-des- sus, la virole est en fait susceptible de se dilater et de ce contracter, de sorte qu'elle est susceptible de correspondre à la dilatation et à la contraction de l'élément de garniture élastomère, en restant à tout moment en contact intime avec la paroi environnante du tronçon de tuyau dans le- q el elle est montée.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront ,de la description ci-dessous d'une forme de réalisation préférée de l'in- vention, représentée sur le dessin annexé, dans lequel
La fig. 1 est une coupe verticale et centrale de deux tronçons articulés d'une conduite flexible, contenant la garniture de joint selon l'invention.
La fig. 2 est une vue en perspective à plus grande échelle, par-
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tiellement en coupe, d'un ensemble de joint comprenant la garniture élasto- mère proprement dite et l'ensemble de la pièce de retenue et de la virole.
La fig. 3 est une vue en coupe de détail, à plus grande échelle, du dispositif de la fig. 1 au voisinage de l'un des presse-étoupe.
La fig. 1 représente une portion d'un système de conduite flexi- ble faite d'une série d'éléments métalliques reliés entre eux. Les parties représentées comportent un tronçon de tuyau horizontal 10, un raccord ver- tical 11 et un corps de jonction les réunissant, en forme de coude 12. Le raccord 11 peut être l'avant-dernier tronçon d'un système de conduite et il est fait pour y fixer un raccord d'extrémité ou bien ce peut être un élé- ment intermédiaire fait pour être fixé sur un coude ou sur un tronçon ver- tical. Les pièces représentées ne sont données absolument qu'à titre d'exemple et il est bien entendu que tout le système de conduite est fait d'une série de ces tronçons de conduite métalliques, raccord, corps de jonction et organes analogues ou similaires, assemblés de manière à donner l'ensemble désiré.
Le système de conduite pivotante peut être utilisé dans la conduite de vapeur reliant deux voitures voisines d'un train de chemin de fer. Il est prévu, pour fermer hermétiquement les liaisons pivotantes entre les pièces 10 et 12 et 11 et 12 respectivement, des joints ayant la forme d'ensembles mécaniques 13 (voir également fig. 2) sensiblement iden- tiques, empêchant la vapeur ou autre fluide passant dans la conduite de s'échapper. La présente invention est relative en premier lieu à la forme particulière de l'ensemble hermétique 13, le reste du dispositif représen- té ici étant pour la plus grande partie de construction connue.
Le raccord 11 comporte à un bout une tige filetée 14 et à l'au- tre une tête plus large 15 contenant une douille 16 de plus grand diamètre que l'alésage du système de conduite. La douille 16 présente une partie évidée annulaire 17 formant un épaulement annulaire 18 s'étendant vers l'a- va.nt. L'extrémité correspondante du coude 12 présente un bec 20 circulai- re pénétrant dans l'alésage 16 et présentant un épaulement convexe, en for- me de V à grand angle, ou surface de siège 21 opposée à l'épaulement 18 et dont on va indiquer la nature et le rôle, Une pièce intercalaire en acier 22 ayant la forme d'un manchon est enfoncée à force dans l'alésage 16 et a sensiblement la même longueur que lui.
Afin d'empêcher la séparation des pièces 12 et 14 sous l'action de la pression de la vapeur qu'elles contiennent, tout en permettant en même temps un pivotement entre ces pièces, le coude 12 comporte un goujon 23 faisant saillie extérieurement et disposé dans l'axe des mouvements de pivotement de ces pièces. Une console 241 comportant une douille cylin- drique 25 et une bride de fixation et de renforcement 26 est fixée à un bout de la pièce verticale 11 à l'aide de la vis 27 passant dans une bride de fixation 28 que porte la pièce 11. La douille 25 s'adapte concentri- quement sur le goujon 23; un bloc 30 formant palier, placé dans la douille 25, présente une douille de butée 31 sur laquelle porte le goujon 23.
On voit donc que la console 24 et son palier de butée associé empêchent la séparation longitudinale des portions de conduite télescopantes 11 et 12, tout en permettant la libre rotation de la pièce 12 autour de l'axe verti- cal de la pièce 11.
L'ensemble de joint 13 selon la présente invention se loge dans l'alésage 16 entre les épaulements 18 et 21 des éléments 11 et 12 respec- tivement. L'ensemble 13 est fait de deux éléments principaux consistant en une garniture hermétique 33 et en un ensemble 34 formant virole et pièce de retenue d'un ressort.
La garniture 33 est de forme générale cylindrique et elle con-
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siste en un corps tubulaire en une matière élastomère, en forme de L en section transversale et présentant une partie cylindrique allongée 35 et une partie courte, épaisse 36, dont l'épaisseur est sensiblement égale à l'épaisseur du bec 20 du coude 12. A la face avant de la partie épaisse
36 est liée une bague ou bande de garniture 37 en un tissu imprégné de ca- outchouc pouvant contenir des brins d'amiante, fixée sur le corps 35 par un procédé quelconque, par exemple par vulcanisation.
La bande 37 pré- sente une surface d'appui 38, dirigée vers l'avant et qui est au début plate, comme le montre la fig. 2, mais qui sous la pression du bec 20 prend une forme concave complémentaire de la face convexe à grand angle 21 du bec 20.
Au bout d'un certain temps, la face de la garniture conserve sa forme con- cave.
L'ensemble 34 de virole et de retenue du ressort est représenté en détail sur la fig. 2. Il comporte une virole métallique extérieure 40, une pièce de retenue métallique intérieure 41, relativement mobile et, en- tre les deux, un ressort 42 travaillant à la compression, ces trois pièces étant assemblées en permanence, comme on le verra, de manière à constituer un ensemble unique de garnissage s'adaptant télescopiquement dans la garni- ture cylindrique 33. La virole 40 comporte une partie cylindrique extérieu- re 43 ayant la dimension voulue pour s'adapter dans l'alésage 44 de la gar- niture 33 et une partie cylindrique intérieure plus petite 45 ayant la di- mension voulue pour s'adapter dans l'alésage 46 de la partie épaisse 36 de la garniture .
Une paroi radiale 47 réunit ces deux parties cylindriques il et 45 et vient s'appliquer contre la face intérieure de l'épaulement in- terne constitué par la partie épaisse 36, en limitant ainsi l'amplitude de l'enfoncement de la pièce 34 dans la pièce 33. La partie 43 de la viro- le 40 présente une série de fentes longitudinales 48 formant ainsi une sé- rie de doigts élastiques 50 qui viennent porter extérieurement contre la fa- ce intérieure de la garniture 23 et maintiennent solidement celle-ci au con- tact de la face intérieure de la pièce; 22 lorsque l'ensemble est en service.
La pièce de retenue 41 est plus longue que la virole 40 et une de ses extrémités comporte une bride radiale 51 destinée à venir porter contre l'épaulement 18 du raccord 11. L'autre extrémité de cette pièce de retenue est rabattue latéralement en 32 et la virole 40 peut glisser sur le corps de la pièce 41 entre la bride 51 et l'extrémité rabattue latéralement 2.
Le ressort 42 est intercalé entre la bride 51 et la paroi 47 de la virole, en étant logé dans l'espace annulaire compris entre la portion cylindrique 43 de la virole et la pièce de retenue. Le ressort 42 pousse ainsi norma- lement la virole 40 en direction de l'axe de la pièce de retenue, telle que le bord circulaire de la partie cylindrique ± vienne porter contre la bri- de 52, de sorte que les pièces prennent normalement les positions représen- tées sur la fig. 2 lorsque l'ensemble de joint est à l'état libre. On com- prend que le ressort 42 est partiellement comprimé entre les brides 51 et 52 lors de la fabrication de l'ensemble 34 du simple fait que l'on fait re- culer la virole en comprimant le ressort 42 pour exposer ainsi l'extrémité non rabattue de la pièce de retenue 41.
Cette extrémité ainsi dégagée peut alors être rabattue latéralement pour former la bride 52 et la virole est alors lâchée pour permettre au ressort de l'amener dans sa position de re- pos finale représentée sur la fig. 2.
Pour installer l'ensemble de garniture 13 dans un joint tel qu'il en existe entre les éléments de conduite 11 et % on met d'abord la garni- ture 33 sur l'ensemble 34, comme on le voit sur la fig. 2 et le tout ainsi assemblé est introduit dans l'alésage de la pièce en acier cylindrique 22 de façon que la bride 51 vienne porter contre l'épaulement 18. On intro- duit alors le bec 20 dans l'alésage avec sa surface avant convexe 21 por- tant contre la surface de joint complémentaire 38 de la garniture 33, on
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met en place les vis 27 dans la bride 28 et on les serre de manière à appli- quer l'une contre l'autre des brides 26 et 28.
Pendant ce serrage, la pres- sion s'exerçant sur la face de joint 38 de la garniture 33 fait que celle- ci se déplace en bloc ou recule à l'intérieur de l'espace libre, en appli- quant ainsi la virole vers la gauche en regardant la fig. 3 et en compri- mant le ressort 42 tandis que la partie épaisse 36 du corps 35 et la bande 37 sont relativement fortement comprimées et que la bride 51 de la pièce de retenue 33 vient solidement s'appliquer en contact d'étanchéité contre l'é- paulement 18 de la partie de conduite 11.
L'ensemble de garniture 13 étant ainsi assemblé dans le joint et de la vapeur à haute pression et haute température circulant dans la condui- te, la dilatation périphérique de la paroi 41 de la pièce de retenue ferme l'espace compris entre cette pièce de retenue et la paroi cylindrique inté- rieure de la pièce en acier 22, de sorte que le ressort et le corps élas- tomère 35 de la garniture 33 sont protégés contre l'action nuisible de la vapeur du fait qu'ils ne sont pas en contact direct avec elle.
Etant don- né que la surface intérieure de la partie 41 de la pièce de retenue pré- sente une surface cylindrique lisse pour le passage de la vapeur dans cette région de la conduite, la forte turbulence se produisant généralement par exposition du ressort à la vapeur est réduite au minimum et la seule quan- tité de chaleur qui est transmise au ressort et à la garniture proprement dite est la quantité relativement faible pouvant être transmise par convec- tion plutôt que par conduction directe. La forme en V à grand angle des surfaces correspondantes formant joint, 21 et 38 du bec 20 et de la bande 37 respectivement, sert à centrer la garniture sur le bec et empêche un dé- placement radial dans cette région du joint.
Ceci, en combinaison avec le fait que la bande 37 contenant du tissu a un facteur de distorsion qui est considérablement moindre que celui d'une matière uniquement élastomère lors- qu'elle est soumise à la chaleur et à la pression, s'oppose à la tendance qu'a la matière de la garniture à s'écouler dans les fentes du joint entre la pièce en acier 22 et le bec 20 de sorte qu'il n'y a pas de blocage de ces pièces les empêchant de façon générale de pivoter librement entre elles.
L'ensemble de garniture 13 que l'on vient de décrire est égale- ment représenté comme appliqué dans le joint existant entre le tronçon de tuyau horizontal 10 et le coude 12. En ce cas, le bec 20 est formé sur une partie de queue 60 qui est taraudée en 61 pour recevoir l'extrémité filetée du tuyau 10 et qui présente une bride formant butée de poussée radiale 62 portant à coulissement contre la face radiale intérieure 63 d'une bague de retenue 64 en forme de cuvette, lorsque cette dernière est serrée contre la bride radiale 65 ménagée sur la tête large 66 du coude 12, à l'aide de vis de serrage 67.
Le système de joint est sensiblement lemême que celui compris entre les éléments de conduite 11 et 12 et on y a porté les mêmes numéros de référence, ce qui fait qu'il n'est pas nécessaire d'en faire une nouvelle description.