CA1163657A

CA1163657A - Element de tuyauterie constitutif d'un joint, procede et dispositif de fabrication de cet element

Info

Publication number: CA1163657A
Application number: CA000291093A
Authority: CA
Inventors: Georges E. Bram
Original assignee: Pont a Mousson SA
Current assignee: Pont a Mousson SA
Priority date: 1976-11-22
Filing date: 1977-11-17
Publication date: 1984-03-13
Also published as: GB1592808A; NL7712788A; BE861021A; ES464364A1; ES464365A1; DE2752077A1; FR2405122B2; SE7712990L; FR2405122A2; IT1091614B

Abstract

- Elément de tuyauterie en polyoléfine présentant un emboîtement logeant une garniture d'étanchéité annulaire qui possède une surface lisse. La garniture est en caoutchouc éthylène-propylène-diène-méthylène vulcanisé au soufre et est soudée par sa surface lisse sur une surface lisse correspondante de l'emboîtement à l'aide d'un dispositif chauffant en forme d'anneau interposé provisoirement entre les surfaces lisses à chauffer. L'épaisseur radiale de l'anneau est de l'ordre de grandeur de celle de l'emboîtement. Application aux tuyaux et raccords en polyoléfine munis d'un emboîtement et d'une garniture d'étanchéité en caoutchouc en vue d'un assemblage avec un tuyau à bout mâle.

Description

~ ~ 63657 La présente invention concerne les éléments de tuyauterie du type comprenant un emboîtement dans le~uel est fix~ une garniture d'étancheite annulaire et qui possède une surface lisse annulaire en une polyoléfine. Ces élements interviennent dans la confection des ~oints entre tuyaux ou analogues ~ tulipe et bout m~le et à
garniture d'étanchéité interposée entre ces deux tuyaux. Ces élé-ments peuvent etre des tulipes d'emboîteme~t de tuyaux ou de man-chons de raccordement de tuyaux, ou encore des bagues telles que des bagues de protection ~ section en L, destinées ~ être rappor-tées sur de telles tulipes.
~ a garniture d'étanchéité peut être du type ~ compressionradiale ou mettre en oeuvre des lèvres, ou encore un talon d'ancra-ge et un bourrelet de serrage du bout mâle reliés par un voile sou-ple. Dans tous les cas, elle est soumise ~ un effort d'entrainement lS lorsqu'on introduit le bout mâle dans la tulipe, et ~ un efort d' e~pulsion lorsque la pression de service est établie dans la con~
duite. Il est donc important que la garniture d'étanchéité soit re-tenue axialement par l'un au moins des ~léments intervenant dans le joint.
~e ~ispositif de retenue axiale le plus couramment employé
~usqulci consiste en une collerette radiale de la garniture, ou ta-lon, que l'on ancre dans une rainure annulaire m~na~ée dans l'un des deux tuyaux. Le plus souvent, la collerette radiale est externe et la rainure annulaire est ménagée ~ l'intérieur de la tulip~ d' ~mbo~temens.
La réservation de la gorge annulaire de logement de la collerette se pratique de ~aÇon relativement simple lorsqu'on moule un tuyau de fonte, od l'on peut faire intervenir un noyau en sable de forme appropriée qui se désagrège après la coulée. Llobtention d!une ~elle rainure sur des tuyaux en mati~re plastique est par contre beaucoup plus délica~e et suppose la mise en oeuvre de m~-eanismes très complexes et donc très couteux. De toute ~açon, il faut alors donner au talon une certaine importance volumétrique, qui~ du strict point de vue de l'étanchéité entre les tuyaux9 est rigoureusement inutile. Il faut d'a~repart une assez grande préci-sion dimensionnelle 5i l'on veut que l~ancra~e du talon dans la rainure soit suffîsamment fer~e et constant d'un ~aint ~ l'autre.
~n outre, les tuyaux en matière plastique sont souvent trop minces : , , ' ' ~- ' ' '" ' . '' ' ' .: . . ' ' -, :

2 ~ ~ 63657 pour pouvoir menager une rainure.
On connaît aussi, par exemple par le brevet français 1 328 661, un mode d'ancrage d'une collerette de garniture consis_ tant ~ serrer cette collerette entre la tranche d'extrémite de la tulipe d'emboîtement et une bague rapportée sur cette dernière. L~
encore, il faut une certaine précision dimensionnelle pour réaliser cet ancrage, et 1'on absorbe toujours, dans le pincement axial de la collerette, un volume de gomme qui n'a aucune utilit~ pour l'é-tancheité. De plus, ceci exclut une fixation simple, pas exemple par enclenchement de reliefs peu accentués, de la bague, en raison de la force ~xiale importante, due au serrage de la co~erette, que cette fixation doit supporter.
On conna~t encore des procédés d'accrochage par collage de la garniture sur l'emboftement. Ceci représente un travail supplé-mentaire assez long, donc coûteux, et soulève des probl~mes de com-patibilité des colles avec d'une part la garniture caoutchouc, d'au-tre part l~élément de tuyauterie d'accueil, qui ne sont pas tou-~ours faciles ~ r~soudre : par exemple, si la tuyauterie est en ma-tiare plastique, il faut trouver des colles ~ui sont efficaces tant sur le plastique que sur le caoutchouc, sans pr~senter d'agressivi- -t~ vis~à-vis de la matlère plastique nl du caoutchouc.
L'invention a donc pour but de résoudre ce psoblème de la x~en~e axiale d'une garniture d'étanchéité d'une ~açon qui ne p~-sente pas les inconvénients ci-dessus.
A cet effe~, elle a pour obje* un élément de tuyauterie constitutif d'un joint, du type comprenant un e~boltement dans le-quel est fixée une garniture d'~tanchéité annulaire et qui possède une surface lisse annulaire en une polyoléfine~ caractéris~ en ce que la garniture est en caoutchouc éthylène-propylène-di~ne-m~thy-l~ne vulcanis~ au sou~re ou avec un corps donneur de soufre et pos~
s~de une surface l~sse annulaire correspondant ~ la surface lisse annulaire de l'embofte~ent et soudée d~rectement sur celle-ci~
L'invention a é~alement pour objet un proc~dé de fabrica-tion d'un tel élément de tuyauterie. Dans un prem~er mode de mise en oeuvre, on nettoie la surface lisse de la garniture, on c~auffe les deux surfaces lisses ~ des ~empératures voisines, la surface lisse de l'emboîtement étant port~s ~ la te~pérature de ramollisse-ment de la polyoléfine, et l'on appliq~e ~'une contre l'a~tre ces - . ~ .

3 t ~ 636~7 deux surfaces lisses~
Dans un second mode de mise en oeuvre, on nettoie la sur-face lisse de la garniture, on positionne cette garniture dans un moul~, et l'on moule l'embo~tement en utilisant la garniture comme 5 insert.
L'lnvention a encore pour ob~et un dispositif de mise en oeuvre du premier procede précité.
Ce dispositif est du type comprenant un élément chauffant muni d'une poignée. Le brevet ~R 1 183 622 décrit un dispositif de 10 ce type conçu ex~lusivement pour le soudage par aboutement ou par emmanchement de deux tubes en matière thermoplastique, notamment en polyéthylène. Pour l'abou-tement, il consiste en une plaque métalli-que chauffante~ que l'on interpose entre les deux tranches d'extré-mité des tubes ~ souder afin de les ramollir. Pour l'emmanchement, 15 on fixe sur la plaque métallique chauffante une paire de manchons chauffants aux diam~tres adaptés aux diamètres intérieur et extér~eur des tubes plastiques ~ assembler, ces manchons chauf~ants étant amo-vibles~
Ce disposit~ connu ne prévo:it pas l'interposition d'une 20 garniture d'étanchéit~ ~ntre les de~x tubes et ne convient pas au soudage d'une telle garniture dans un embo~tement, en xaison notam-ment de la ~orme de la plaque chauffante, qui ne présente qu'un pe-tit alésage central destiné ~u passage d'une vis.
Le dispositif suivant i~invemtion est au contrA re pa~ti-25 culièrement adapté au procédé mentionné plus haut par le fait quel'élément chauffant a la for~e d'un anneau dont l'épaisseur radi~le est de ]'ordre de grandeur de celle de l' embo~tement .
Ie dispositif peut également comprendre une bague de main-tien ext~rieur de l~embo~tement chauffé, ains~ qu'un mandrin expan-30 siblz ~ bride annulaire d'appu~ axial.
D'autres caract~ristiques et avantages de l'invention res-sortiront de la description qui va suivre, donnée ~ titre d'exemple non limitatif et en regard des desslns annexés, sur lesquels :
~ la F~g. 1 es~ une demi-vue en coupe diamétrale d'un 35 ~lément de tuyauterie suivant l'invention;
~ la Fi~. 2 est une demi-vue analogue d'un joint r~alisé
au moyen de cet ~l~ent;
- les Fig. 3, 5, 7 ~t 4, 69 8 sont des demi-vues corres~

.

1 :I B3657 .~ 4 pondant d~ne part a la ~ig. 1, d'autre part ~ la Fig.2, d'aut~es mo-des de réalis~tion de l'invention;
- Les ~ig. 9 et 10 sont des demi-vues en coupe axiale il-lustrant respeetivement deux phases du soudage du talon d'ancrage radial d'une garniture d'étanchéité sur la tranche d'extrémite d'un emboîtement au moyen d'un dispositif suivant l'invention;
- l.a Fig. 11 est une demi-vue en coupe axiale de l'élément de tuyauterie ainsi réalisé;
- les Fig. 12 et 13 illustrent de façon analogue aux ~ig.
9 et 10 deux phases du soudage suivant deux surfaces d'une garniture d'étanchéité sur un emboîtement au moyen d'un autre mode de r~alisa-tion de dispositif suivant l'invention;
. - la ~ig. 14 est une demi-vue en coupe axiale d'un au*re mode ~e réalisation du dispositif suivant l'invention, pour le sou-dage d'une garniture d~étanchei*é et d'un embo~tement suivan* des surfaces tronconiques;
- 1A Fig. 15 est une demi-vue en coupe axiale d~ la garni-ture d'étanchéité et de l'embo~tement soudes ~ l'aide du dispositif de la ~19. 14.
Chacune des ~ig. 1, 3, 5 et 7 ~ontre une garniture d'étan-cheit~ en caoutchouc solidaire d'un ~lément de tuyauterie intervenant dans la confection d'un joint.
La garniture est moulée et vulcanis~e d'une seule pi~ce à
parti~ d'un mélange éthyl~ne-propyl~ne!-diène méthylène, avec du soufre ou un corps donneur de soufre tel qu'un mercaptan, L'él~ent sur lequel cette garni~ure est fixée est moulé en polypropyl~ne. `
Sur la ~ig. 1I cet élément en polypropylène est une ba-gue B ayant en section un pro~il en ~. Cette bague comprend une jupe cylindrique 2 et une collerette radiale ~nterne 3. La ~upe 2, for-mant emboîtement, est destin~e ~ colffer sur une par~ie de sa lon-g~eur l'extrémit~ d'une tulipe d'emboîtement 4 et ~ y etre retenue par clipsage ou encliquetage d'un bourrelet int~rieur semi-~orique 5, continu ou non, dans une gorQe correspondante 6 de la paroi exté-rieure de la tulipe 4. Pour faciliter la mise en place de la bague B9 un chanfrein int~rieur 7 est r~serv~ ~ l'extr~mité de la jupe :
2 opposée ~ la collerette 3. La tulipe 4 peut notamment ~erminer un tuyau ou un manchon de raccordement de tuyaux et reçoit, en ser- ~ -vice, le bout ~âle 8 d'un second tuyau. ~;.

.
., . . ~ :

' " ~ ~, I 3 ~3657 ~ a collerette 3 est }imitée par deux plans radiaux, l'unexterne 9, l'autre interne 10; sur ce dernier est fixee la garniture G, dans les conditions décrites plus loin. La collerette 3 est limi-tée intérieurement, intérieurement s'entendant au sens radial, par une ~urface conique 11 qui favorise le guidage du bout uni au moment de 50n introduction dans l'embo~tement. Le bec 12 situé ~ l'angle de la surface conique intérieure 11 et du plan radial 10 de la col-lerette 3 a un diamètre intérieur l~gèrement supérieur au diamètre ex~érieur d du bout male, de façon ~ contribuer au centrage de celui-10 ci dans la tulipe 4 en vue d'assurer un bon fonctionnement du jointsur tou~e sa p~riphérie.
La garniture G comprend essentiellement trois parties, qui sont respectivement un talon 13, une partie intermédiaire 14 et une partie active 15.
Le talon 13 est la partie de la garniture G par laquelle celle ci est solidarisée avec la surface radiale 10 de la ba~ue B.
Ce talon est radial et d'épaisseur constante; la surface cylindrique externe 16 qui le limite radialement a un diamètre lé~rement infé-rieur au diam~tre intérieur de la jupe 2. L'épaisseur du ~alon 13 20 est juste suf~isante, compte tenu des caractéristiques de résistan-ce ~ la traction du cao~tchouc constitlltif de la garniture G, pour résister au déchirement au niveau du r,accordement entre ce talon et la partie 14 décrite plus loin. Cette l~paisseur est d'autre part tel-le que, lorsque la bague B est encliqu~etée sur la tulipe 4, le talon 25 13 ne soit pas serre entre l:a fa~e 10 et la tranche d'extrémité de la tulipe 4.
La partie 14 de la garniture G est cylindrique et se rac-corde ~ l'extrémit~ interne du talon 13. Le diamètre de sa surface cylindrique externe 17 est approximativement égal au diamètre int~-30 rieur D de la tulipe d'embo~tement 4; le diam~tre de sa surface cy-lindrique intérieure 18 est légèrement supérieur ~ celui d de la sur-face extérieure du bout uni ~, de façon ~ centrer ce bout uni dans les mêmes conditions que le fait déjà le bec 12. L~angle saillant entre le talon 13 et la partie cylindrique 14 est abattu par un 35 chanfrein 19.
La partie 15 de la garniture ~ est la partie active, celle qui assure l'étanchéité du joint, Dans ce but, son ~paisseur est calculée pour satisfaire aux exigences d'une co~pression radiale en-, 1 :3 ~3fi57 tre la tullpe 4 et le bout uni 8 après l'introduction de ce dernier,c'est-à-dire qu'elle est supérieure ~ la demi-diférence D-d. De plus, cette partie active 15 est equipée, ~ l'opposé du talon 13, de deux lèvres divergentes 20 que la pression de service établie dans la conduite applique respectivement contre la tulipe 4 et cnn-tre le bout uni 8. Cette partie 15 a une form~ générale tronconique divergente vers l'extérieur du joint, c'est-à-dire vers le talon 13.
Cette inclinaison, en association avec le chanfrein 7, favorise la ~ise en place de l'ensemble bague B -garniture G, qui a une section 10 en U, sur la tulipe ~.
On voit sur la Fig. 2 le joint completement monté, avec non seulement la bague B et la garniture G fixées sur la tulipe 4 par le clipsage S-6, mais ~galement le bout uni 8 introduit dans la tu-lipe 4.
La zone de contact entre la collerette 3 de la bague ~ et le talon 13 de la garniture G est representée avec des hachures.
Cette solidarisation est obtenue à chaud dans les conditions suivan-tes. La garni~ure G, moulée et vulcanisée à partir du mélange indiqué
plus haut en présence d'un agent de démoulage tel que le silicone, 20 subit tout d'abord un nettoyage de sa face radiale ext~rieure 13a au moyen d'un solvant de l'agent de démoulage et de la cire qui res-sue à la suxface du caoutchouc, Ce solvant peut etre par exemple de l~ac~tone, de l'essence ou de l'alcool méthylique. Puis cette garni-ture, nue~ c'est-~-dire sans aucun enduit, est positionnée dans 1~
25 moule d7injection de la bague B pour jouer le rôle d'un insert. On pratique ensuite l'injecti~n du polypropylène, après fermeture du ~oule sur son inse~t.
On peut également réaliser, toujours à chaud, la solidari- `
sation du talon 13 contre la collerette 3 en e~ployant la technique 30 dite de "soudu~e ~u miroir" décrite avec l'appareilla~e adéquat pour obtenir une soudure par aboutement dans le brevet français 1 lB3 ~22 précité. Dans ce ~as~ on applique simultanément les faces 10 et 13 sur 1 s deux faces d'une plaque chauffante; lorsque la face 10 se ra-mollit, on retire la plaque chauffante et l'on applique l~une contre 35 l'autre les faces 10 et 13a. ~e chauffage du caoutchouc sert ~ évi-ter un brusque refroidissement du polypropylène lors de cette appli-cation et la formation d'un film solide entravant la liaison des deux matières. Les bourrelets de mati~re plastique qui se forment .

~. .
- .

i ~ ~3~57 chaud se logent entre la surface 16 et la jupe 2 et dans l'espace liberé par le chanfrein l9o Dans les deux modes d'assemblage, on constate que, de fa-çon surprenante, les faces 10 et 13a se solidarisent directement de S fa~on très solide : si l'on tire sur la garniture, ces faces ne se séparent pas~ c'est le caoutchouc qui se déchire dans sa ~asse. On pense que la solide liaison réalisée est due à la création de ponts entre les deux matières provoquée par la présence du soufre résiduel dans le caoutchouc vulcanisé.
Dans le mode d'assemblage par moulage, le polypropylène fondu vient au contact de la sur~ace cylindrique 16, non nettoyée9 du talon 13. Il peut donc également se produire une liaison plus ou moins étendue et plus ou moins-solide ~ cet endroit, ce qui n'est pas gênant. De plus, si l'on veut, pol~r des raisons d'économie, utiliser 15 un noyau de moulage simple, non rétractable, il est préférable de ne pas prévoir de chanfrein 19, car l'espace libér~ par ce chanfrein sexait rempli de ~atière plastique lors du moulage, ce qui formerait une "pointe" dure et fragile ~ cet endr.oit. Par contre, dans les exemples qui vont suivre où la garniture est directement fixée ~ la 20 tulipe 4, le chanfrein lg est très souhaitable car, sans présenter cet inconvénient, c'est lui qui assure le guidage et le centrage du bout m~le 8.
La Fig . 3 représente une variante de l'invention dans la-quelle on soude, par l~un des deux proc~d~s qui viennent d'être dé-~5 crits, le talon 13, et plus précisément sa face radiale 13b oppos~ela face 13a, contre la tranche d'extrémité 21 de la tulipe 4. Dans ce cas, si l~on utilise la technique de "soudure au miroir", il est de nouveau recommand~ de donner à la par~ie active lS de la garni-ture G une allure g~nérale tronconique de façon que la tulipe 4 puis-` 30 se venir se loger ~acile~ent contre llépaulement constitué par letalon 13 de la garniture. La Fig.4 repr~sente le ~oint ~ tat mo~-t~, avec la partie active 15 seule comprimée radialement entre le bout uni 8 et la tulipe 49 avec ses levres 20 susceptible~ d'être appliquées contre le bout uni e~ l'emboitement par la pression, com-35 ~e pracédemment.
Par con~re9 Ri l'asse~blage garniture G-tulipe 4 est r~a-lis~ par surmoulage direct de la tulipe ~ur l'inse~t consti~é par la garniture, il n'y a plus aucun glissem~nt relatif ~ e~fe~tuer en-.

8 1 ~1 636~7 tre le polypropyl~ne de la tulipe et le caoutchouc de la garniture;la partie active de celle-ci peut alors avoir une forme générale cy-lindrique, comme la partie intermédiaire 14. Cette configuration est représentée aux ~ig. 5 et 6. Dans ce cas, la solid~risation intéres se naturellement tout à la fois la tranche d'extrémité 21 de la tu-lipe et sa surface interne 22, mais la liaison n'est véritablement fiable que sur les surfaces de la garniture nettoyées préalablement au moulage de la tulipe.
~a Fig. 7 montre une au~re variante dans laquelle la garni-ture G'est dépourvue de talon, mais présente une surface ex~erne 23totalement cylindrique. La fixation peut se faire par surmoulage de la tulipe sur l~insert constitué par la garniture G', apr~s nettoya-ge de la surface 23. Dans ce cas, comme dans l'exempl~ précédent, la partie active de la garniture peut etre cylindrique puisqu'il n'y a pas de mouvement relatif de la tulipe par rapport à cette garni-ture.
On peut également envisager une soudure "au miroir" de la façon suivante : on choisit le diam~txe de la surface 23 légèrement inferieur au diamètre D; on dispose entre la garniture et la tulipe9 convenablement positionnées axialement, une bague fendue chauIfante cylindrique ou tronconique. Quand la surface interieure de la tulipe est ramollie, on retire cette bague et l'on prodult une expansion de la garniture, par exemple au moyen d'un tube intérieur gon~lable.
Dans ce cas, il est souhaitable que la partie active de la garniture ait une orme tronconiq~e, comme repr~senté ~ la ~ig.7.
En raison de l'utilité d~une bague de centrage du bout mâle 8 et de pro~ection du joint contre les poussières et autres corps ~-trangers, on peut bien entendu rapporter une telle bague B' sur les ~oints des Fig. 3 ~ 8, comme repr~sen~ en traits m~xtes aux ~ig.7 e~ 8.
Il est ~ no~er que dans tous les exemples indi~u~s, o~ la garniture agit par compression radiale entre la tulipe et le bout male ou par application de ses deux l~vres dlextrémit~ contre ces deux parties, la solidarisation ~ chaud d~ la garniture eontre la surface intéressée de l'~lément de tuyauterie peut être ~mparfaite sans que cela nuise à~ 1 ~étanch~it~. Il sufit que cette sol~darisa-tion soit assez solide pour équilibrer.les efforts axia~x exercés sur la garniture, ce qui est le cas. On a pourtant constaté que, ' ' ~

~ 3 63657 moyennant certaines précautions opératoires, la soudure directeainsi réalisée peut être rendue suffisamment fiahle pour assurer par elle-même une étanchéit~. On peut alors l'utiliser pour assurer la fixation directe et l'étanchéité d'un talon de garniture dans une tulipe, la garniture d'étanchéité comportant à son autre extrémité
un bourrelet serrant le bout uni, espacé de la tulipe et réuni au talon par un voile souple Les joints réalisés conformément à l'inve~tion sont très a-vantageux : la solidarisation par soudag2 direct consomme très peu de gomme pour sa fixation, puisque le talon 13 peut être réduit ~
la pellicule juste nécessaire pour etre solidarisée à l'endroit choi-si et maintenir avec succès la garniture contre les eforts axiaux.
Eventuellement, ce talon peut même etre supprimé.
Une très petite surface suffit pour la solidaxisation; le nettoyage du reste de la garniture est superflu.
Aucun encollage de la ~arniture n'est nécessaire, ni aucune rainure dans la tulipe.
La soudure se réalise très bi~n même avec de grandes tolé-rances sur les deux pièces assemblées.
On a constaté que les mêmes procédés de soudage direct con-venaient lorsque la bague B ou la tulipe 4 étaient en une autre po-lyoléine, notamment en polyéthylène. De plus, on peut ~galement utiliser llinven~ion pour réaliser un ~oint entre tuyaux en d'autres ~ati~res : co~ne indlqué en traits mixtes aux ~ig, 3 et 4, on peut ~5 dépose~ sur la tranche d'extrémité de la tulipe une couche 24 de polyol~fine, puis souder "au miroir" le talon de la ga~niture sur cet~e couche. On peut aussi réaliser, par l'un des deux procédes, un assemblage garnlture-cylindre 25 en polyoléfine et ixer ce der~
niex au bout de la tulipe (traits mixtes des Fi~o 5 et ~). On peut enCQre déposer une couche tubulaire 26 de polyoléfine sur la surfa-ce ~nterne de la tulipe (traits mixtes des Fig. 7 et 83 et souder "au miroir" sur cette rouche une garni~ure cyl~ndrique Gl. Ces di-verses variantes permettent notamment de fixer une garni~ure ~ d0s tuyaux en fonte ~ embo~tement lisse, et donc d~ si~plifier le noyau et la coul~e de ces derniers.
~ 'exemple des Fig. 9 ~ 11 illustre le soudage d'une garni-ture d'étanch~it~ 31 en caoutchouc et d~un emboitement 32 en ma-tière plastique thermoplastique, La garniture ~1 est en caoutchouc 1 ~ 63657 b~se d'éthylène-propylène -diène-méthylène vulcanisé au soufre.
~'embo1tement 32 est par exemple une tulipe d'extrémité d'un manchon de ~accordement en une polyoléfine, notamment en polypropylène. Plus généralement, l'embo~tement 32 fait partie d'une pièce tubulaire entrant dans la constitution d'un joint entre tuyaux. Il peut être partie integrante de cette pièce tubulaire et en constituer la tu-lipe d'emboltement, ou bien être rapporté sur cette pièce, qui peut ~tre alors en une matièxe différente ne se prêtant pas au soudage:
mati~re plastique thermoplastique ou thermodurcissable, amiante-ci-ment, grès,etc...
L'emboîtement 32 a une surface intérieure cylindrique lisse 33tran~.he d'extr~mité 34 radiale.
~ a garDiture 31 comprend essentiellement trols parties, qui sont respectivement un talon 35, un corps intermediaire 36 et une partie active 37.
Le talon 35 est la partie de la gaIniture 31 par laquelle celle-ci est solidarisée avec la surface radiale 34 de ''embo~tement 32. Ce talon est radial et d~épaisseux constante; il est li~it~
radialemen~ pax une surface cylindrique externe 38 et a des diam~-tres interne et externe ~gaux aux diam~tres correspondants de l'em-bo~tement ~2. L~paisseur axiale du talon 35 est ~uste suffisante, compte tenu des caractéristiques de résist~nce ~ la traction du caoutchouc constitutif de la garniture 31, pour ~ésister au d~chire-ment au niveau du raccordemen~ entre ce talon et la partie 36 dé-crite plus loin.
Le corps 36 de la garniture .~1 est cylindrique et se raccor-de ~ 1'extrémit~ intern~ du talon 35. ~e diamètre de sa surface cy-lindrique externe 39 est approximativement egal au diamètre int~-rieur D de l~embo~tement 32; le diamètre de sa surface cylindrique :
~intérieure 40 est legèrement sup~rieur ~ celul de la surface ~xt~-: rieure du bou~ uni (non représen~é) destin~ ~ être in~roduit dans l?embo~tement~ de açon ~ centrer ce bout uni. L~angle saillant entre le talon 35 et le corps cylindrique 36 est abattu par un chan-~rein 41.
~a partie 3~.de la gar~i~ure 31 est la partie active~ celle qui assure l'étanch~it~ du joint. Dans ce but, son ~palsseur est calculée pour satisfaire aux exl~ences d~une compression radiale ~:
entre 1'embo~tement 32 et le bout uni apr~s 1'introduction de ce i ~ ~3657 dernier. De plus, cette partie active 37 est équipée, à l'opposé du talon 35, de deux lèvres divergentes 42 que la pressi~n de service ~tablie dans la conduite appligue respectivement contre la surface de l'e~boitement et contre le bout uni. Cette partie 37 a une forme générale tronconique divergente vers l'extérieux du joint 9 c'est-à-dire vers le talon 35. Cette inclinaison, en association avec le chanfrein 37, favorise la mise en place de la garniture 31 dans l'em boltement lors du soudage.
La garniture 31 est destinée dans cet exemple à être fixée à
l~emboîtement 32 par soudage de la tranche d'extrémité 34 de l'emboî-tement et de la face radiale coxrespondante 43 du talon 35, qui est adjacente à la surface périphérique extérieure 3~ du corps 36 de la garniture.
A cet effet, on utilise un dispositif Dl qui consiste en un anneau 44 chauffant, par e~emple en cuivre ou en alliage cuivreux, muni ~'une résistance électrique chauffante 45 noyée alimentée par un conduit bifilaire 46. De préférence, l'anneau 44 est revêtu d'une couche anti-adhérente telle que par exemple une pellicule de polyte-trafluoro~thyl~ne (PTFE) ou autre corps fluoré en vue d'empêcher le colla~c- de la matière plastique sur l~anneau.
L'anneau 44 est plan et présente deux faces chauffantes paral-lè~es 47, 48 dont le diamètre intérieur et le diamètre exterieur cor-respondent respectivement aux diamètres intérieur et extérieur du talon 35 et de la tranche d'extrémité 34 de l'emboîtement 32. L'an-neau 44 est solidaire d'une poign~e isolante 49. En variante, la ré-sistance électrique p~urrait etre supprim~e et le dispositif Dl chauffé a l'aide d~un brûleur ou par tout autre moyen appropri~.
Pour effectuer la s~udure, on aligne axialemen~ suivant l'a-xe X-X de l~embo~tement 32 la garnlture 31, le d~spositif Dl et l'em-30 boitem~nt ( Fig . ~), dans cet ordre, apr~s avoir préparé com~e il sedoit les surfaces ~ souder. Cette préparation consiste en un nettoya-ge des surfaces; en particulier, la surface 43 de la garniture est nettoyée au moyen d' un solvant de l'agent de démoulage du caoutchouc (par ~xemple le silicone) et de la cire qui ressue a la surace du caoutchouc. Puis on rapproche ces ~l~ments e~ 1 ' on in~roduit la gar-niture 31 ~ l'int~rieur de l'embo~tement 3~, la surface 39 du corps 36 s'ajustant sur la surface intérieure 33, et l'on am~ne en contact -avec l~anneau 44 du diSpositif Dl la face 43 ~u talon 35 et la tran-.. . ..
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12 1~ 6~657 che d'extrémité 34 (~ig. 10). Le dispositif D est chauffé à la tem-pérature convenable, de l'ordre de 250 C, jusqu'à ce que l'on ob-tienne le ramollissement de la tranche d'extrémité 34, ce qui deman-de environ 30 secondes. Le caoutchouc de la garniture 31 s'échauffe simultanément, mais ne se ramollit pas. On écarte alors rapidement la garniture d'étanchéité de l'emboîtement de manière à dégager com-plètement le dispositif Dl comme à 1~ ~ig. 9, puis on retire rapide-ment ce dispositif et l'on introduit rapidement la garniture 31 d~ns l'emboîtement jusqu'~ ce que le talon 35 chaud vienne en contact a-vec la surface ramollie de la tranche 34 de l'emboîtement 32. Onmaintient ce contact pendant quelques instants (environ 30 secondes), jusqu'~ la solidification de l'extrémit~ de l'emboîtement; ceci suf-fit à garantir une soudure parfaite laissant libre le corps 36 et les lèvres 42 de la garniture 31.
Le chauffage du caoutchouc sert ~ éviter un brusque refroi-dissement du polypropylène lors de l'application sur ce dernier e~
la formation d'un film solide entravant la liaison des ~deux matiè~
res.
On constate que, de façon surprenante, les deux faces 43 et 34 se s~idarisent directement de fa~on tr~s solide : si l~on tire sur la garniture, ces faces ne se séparent pas, c'est le caoutchouc qui se déchire dans sa masse.
En variante, la pois~l~e pourrait être dirig~e radi~lement vers l'intérleur ain de permettre 1~ soudage de la ace radiale ex-terne 43' du ~alon sur une collerette interne diune bague destinéecoifer une tulipe d'emboltemetntl comme représenté aux Fig. 1 et 2.
Llexemple des Fig. 12 et 13 illustre le soudage de la même garniture 31 et du même embo;tement 32; toutefois, au lieu d'être limité au talon 35 et ~ la tranche d'extr~mité 34, le soudage eæt étendu ~ une partie de la surface in~rieure 33 et ~ la surface p~-riph~rique 39 du corps 36 de la garniture (~ig.13), en l~issant ce-; pendant encore libres les l~vres 42 de la garniture.
Le dispositi~ D~ utilis~ pour effectuer oe soudage comporte en premier lîeu un outil chauffant constitué par un anneau en uneseule pi~ce 50 ~ section méridienne en équerre ou en ~ Une résis-tance chauffante en L 51 alimentee par le circuit bifilaire 46 est noyée dans ltanneau 50, et seu}es les faces internes du L sont utl~

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: , -13 1~ 63~57 lis~es pour le chauffa~e. Une branche 52 de l'équerre constituée par une partie en forme d'anneau plat est destinée au chauffage de la tranche d'extrémit~ 34. L'autre branche 53 de l'équerre est consti-tuée par une bague cylindrique mince et est destinée au chauffage de la surface cylindrique intérieure lisse 33 de l'emboîtement 32.
Les sur~aces intérieures de l'équerre s'adaptent exactement sur les surfaces respectives qu'elles chauffent. Pour chauffer les deux sur-faces 43 et 39 de la garniture, on peut utiliser un second disposi-tif D semblable mais non identique dont les dimensions extérieures du L sont adaptées ~ ces deux surfaces. Mais on peut tout aussi bien ne prévoir qu'un seul dispositi~ D pour l'emboîtement 32, la garni-ture étant chauffée dans un bain approprié ou dans un four.
Cet outil chauffant est combiné avec une bague métallique froide 54 de calibrage du diamètre extérieur de l'emboltement 32.
~a surface interne de la bague 54, qui est cyl ndrique et lisse comme la surface externe de l'embo~tement 32, est ajust~e sur l'extremit~
de ce dernier en vue de contrôler sa dila~ation par chauage au moyen de la oague S0 et de l'obliger ~ conserver une dimension qui permette son assemblage avec la garniture 31 qui, elle, ne se dila-te pas de la même façon.
Pour e~ectuer le soudage de la garniture 31 dans l'embo~-tement au moyen des bagues 50 et 54, on proc~de de la mani~re sui-va.te ~Fig. 12 et 13) :
Après avo~r pr~paré comme pr~c~demment les faces ~ souder, on emmanche la bague roide 54 sur l'embo~tement, extérieurement celui-ci, de ason que les deux ~ranches d'extrémit~ soient sensi-blement coplanaires, et l'on introduit la bague 50 dans l'emboîte-ment. On porte la bague 50 ~ la température pr~citée de l'ordre de 250 C, jusqu'au ramollissement des surfaces 33 et 34 ~ souder, ce qui dem~nde environ 30 secondes lorsque l'~paisseur de l'em~oite-~ent 32 est de l'ordre de 3 millimètres. On chauffe simultanément la garniture 31. Puis on retire rapidement la ba~ue S0, et l'on in~
troduit la garniture 31 chaude dans l'e~boîtement, dans s~ posi~ion définitive pour l'obtent~on d'un ~oint d'~tanch~ité, en exerçant et maintenant un contact 50US lég~re pression du talon 35 contre la txanche 34 et du corps 36 contre la surface intérie~re lisse 33, et ceci pendant quelques instants, jusqu'au refroidissement et à la re- :
solidification de la mat:i~re plastique.

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~ ~ ~3~57 ~4 ~ e contact sous pression peut être obtenu au moyen d'un ou-til 55 de pression axiale et radiale du genre du bouchon d'une bou-teille isolante (Fig. 13). Cet outil 55 comporte, autour d'un noyau de support cylindrique 56 à filetage extérieur 57 et collerette ra-S diale d'extrémité 58, une bride 59 d'appui axial cont re le talond'ancrage 35 de la garniture 319 montée folle sur le filetage 57, et une rondelle d'étanchéité élastique interm~diaire 60 expansible ou gonflante radialement par rapprochement de la bride 59 et de la collerette 58 sous l'action d'un écrou de serrage 61 vissé sur le fi-letage 57. C~est l'expansion radiale de la rondelle 60 qui assurela pression radiale du corps 36 de la garniture contre la surface 33 de l'emboîtement. Quant à la pression axiale, elle est exercée par 1'opérateur sur 1'outil 55. Les dimensions des oroanes de cet outil sont bien entendu adaptées à celles des deux éléments à souder.
On obtient ainsi un soudage parfait de la garn~ture 31 dans l'emboîtement 32 laissant encore libres les lèvres 42 de la garni-ture .
Le même principe peut également s'appliguer ~Fig. 14 et 15) au soudage d'une garniture d'étanchéil:é 31a du type ~ compression ra-20 dialecomprenant par exemple un talon de butée 35a à faces radiales43~, un corps 36~ ~ surface extérieu~e 39a tronconique, ~t un bour-r~let annulaire dlétanch~ité 37a.
L'embo~temen~t 32a, ~ui termine un manchon de iaccordement ~
collerette de butée médiane, comporte une entrée dont la race inter-ne est évasée suivant une sur~ace tronconique 62 de même conicit~que la surface extérieure du corps 36a de la garniture, cette sur-face 62 se raccordant ~ la tranche d'extrémit~ 34a de 1'embo~tement~
qui est radiale. Les sur~aces 62 e~ 3~a sont respectivement desti-nées ~ être soudées ~ la surface 39a et ~ une face radiale 43 de la 30 garniture (~ig. 15).
Le dispositif D3 de soudage comprend un anneau chaufant ~3 à deux surfaces tronconiques S4 parallèles correspondant respecti-vement aux surfaces tronconiques 62 et 39a. Ces surfaces se prolon-`gent en deux ~paulements radiaux parallèles 65 adapt~s ~ la tranche d'extrémit~ 34a de l'emboîtement et ~ la surace 43a associée de lagarniture d'étanchéite. ~'anneau chauffant 63 a ainsi une section méridienne à peu pr~s en forme de parall~logramme. Une r~sist~nce ~lectrique chauffante 66~de ~orme appropriée est noyée dans l'an-, : , ~

~ 3 63657 neau 63 et alimentée par un circuit bifilaire 46. Une poignée 67sert à la manutention de l'anneau chauffant 63.
L'anneau chauffant 63 est combiné comme précédemment avec une bague métallique froide 54 de calibrage de l'extrémité de l'em bo~tement 32a Pour effectuer le soudage de la garniture 31a sur l'emboite-~ent 32a, on procède de la manière suivante :
On coiffe comme précédemment l'extremité de l'emboltement avec la bague de calibrage froide 54. On amène l'anneau chau~fant 63 suivant l'axe X-X de l'emboîtement en contact avec la surface tronconique 62 et la tranche d'extrémité 34a. Puis on approche coa-xi~lement la garniture d'étanchéité 31a, et on l'applique en contact avec l'anneau chauffant 63 p~r la face interieure 43a de son talon 35a et la surface periphérique tronconique 39a de son corps 36a lS (~ig. 14).
On fait passes un couran~ électrique dans la résistance 6~
~usqu'au ramollissement de la tranche d'extrémité 34a et de l'entrée évasée 62 de l'emboîtement. Lorsque ce ramollissement es~ obtenu, on éloigne rapidement la garniture 31a, on retire rapidement l'anneau chauffant 63, et on replace rapidement la garniture 31 ~ l'entrée de l'embo~tement, en contact sous légère pression axiale par ses surfaces 43a et 39a avec la trancbe d'extrémité 34a et la surface d'entr~e tronconique 62 de celui-ci (Fig. lS). On maintient le con tact le temps nécessaire à la resolidification de la matière plasti-que. On obtient ainsi une soudure parfaite de la garniture d'étan~chéité 31a et de l'emboitement suivant les surfaces indiquées, lais~
sant libre le bouxrelet d'étanchéité 37a En variante, on peut envisager d'utilises une seule ace oblique chauffante 64 de l'anneau 63, pour ramollis la surface 62, la garniture 31a étant chauffée par un autre moyen tel qu'un bain ou un four. Dans ce cas, la section de l'anneau 63 peut atre ~iffé-rente de celle représentée, par exemple ~riangulaire.
~ien entendu, on ob~iendrait d'une mani~re analo~ue une sou-- dure d'une garniture d'étanchéité ~ bourrelet 37~ et à surface exte-rie~re tronconique, mais sans talon 35a, la soudure se faisant alors - uniquement suivant les surfaces 39a e~ 62.
; En variante, les anneaux chauffants 44, 50 et 53, dans cer-taines applications, au lieu d'être réalis~s sous foxme d'un anneau ::

16 i1 ~ ~3fi57 complet, peuvent êt~e constitués par un anneau fendu, c'est-~-dire s'étendre suivant un arc de cercle un peu inférieur ~ 360 afin d'avoir une certaine élasticité. Ils peuvent également être réali-sés en deux demi-anneaux articulés ou indépendants. Ces variantes peuvent faciliter la mise en place et le retrait des anneaux chauf-ants.

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Claims

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Elément de tuyauterie constitutif d'un joint, du type comprenant un emboîtement dans lequel est fixée une garniture d'étanchéité annulaire et qui possède une surface lisse annulaire en une poly-oléfine, ladite garniture étant en caoutchouc éthylène-propylène-diène-méthylène vulcanisé au soufre ou avec un corps donneur de soufre, et possédant une surface lisse annulaire correspondant à la surface lisse annulaire de l'emboîtement et soudée directe-ment sur celle-ci, ledit élément comprenant en outre une bague destinée à être rapportée sur la tulipe d'emboîtement d'extrémité d'un élément de canalisation, cet élément de tuyauterie étant caractérisé en ce que la surface lisse de la garniture appartient à un talon radial de celle-ci et est soudée sur une face radiale de la bague constituant la surface lisse de cette bague.

2. Elément de tuyauterie suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la bague et la tulipe sont pourvues d'organes d'encliquetage complémentaires qui, lorsqu'ils coopèrant, ménagent entre la face radiale interne de la bague et la tranche d'extrémité de la tulipe un intervalle d'épaisseur au moins égale à l'épaisseur dudit talon.

3. Elément de tuyauterie suivant la revendication 1, consistant en une tulipe d'extrémité
d'un élément de canalisation, caractérise en ce que la surface lisse de la garniture appartient à un talon radial de celle-ci et est soudée sur la tranche d'extrémité de la tulipe.

4. Elément de tuyauterie suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la garniture possède une second surface lisse qui est cylindrique et soudée directement sur une second surface lisse intérieure, de la tulipe.

5. Elément de tuyauterie suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux surfaces lisses annulaires sont tronconiques.

6. Elément de tuyauterie suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la garniture possède une seconde surface lisse annulaire qui est radiale et soudée sur une seconde surface lisse annulaire, également radiale, de l'emboîtement.

7. Elément de tuyauterie suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la garniture possède une partie active espacée radialement de la surface lisse de l'emboîtement.

8. Elément de tuyauterie suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface lisse de l'emboîtement est rapportée sur ce dernier.

9. Procédé de fabrication d'un élément de tuyauterie suivant la revendication 1, caractérisé
en ce que l'on nettoie la surface lisse de la gar-niture, on chauffe les deux surfaces lisses à des températures voisines, la surface lisse de l'emboîte-ment étant portée à la température de ramollissement de la polyoléfine, et l'on applique l'une contre l'autre ces deux surfaces lisses.

10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que, pour chauffer les deux surfaces lisses, on les applique simultanément sur les deux faces d'un élément chauffant de forme correspondante, jusqu'à ramollissement de la polyoléfine, puis on retire cet élément chauffant et l'on applique l'une contre l'autre les deux surfaces lisses.

11. Procédé suivant la revendication 10 caractérisé en ce que, dans le cas où les deux surfaces lisses sont cylindriques, on applique celle de la garniture contre l'autre au moyen d'une chambre tubulaire gonflable.