La présente invention est relative aux joints verrouillés entre tuyaux métalliques, notamment en fonte à graphite sphéroïdal .

Les joints entre tuyaux sont soumis à des forces de séparation lorsque des fluides sous pression sont véhicules .

Une manière particulièrement économique de ver¬ rouiller ces joints consiste à incorporer dans les garnitures d'étanchéité en élastomère ou autre matière souple une couronne d' inserts de verrouillage de forme générale plane, contenus dans des plans radiaux. Lors¬ que les joints tendent à se séparer, les inserts s 'arc-boutent contre des surfaces d'appui appropriées et empêchent ainsi la séparation des tuyaux. Un exem- pie de cette technique est décrit dans la demande de brevet FR 2.679.622 de la Demanderesse.

Lorsque les tuyaux sont métalliques, il est parfois nécessaire, pour des raisons de sécurité, d'isoler électriquement les tuyaux les uns des autres. Or, les inserts, étant métalliques, forment des tra¬ jets conducteurs de l'électricité.

On a proposé de réaliser des inserts en des matériaux isolants, mais ceci s'est révélé conduire à des inserts coûteux et fragiles. On a également proposé de revêtir les inserts métalliques d'une couche isolante, au moins dans une région d'appui de ces inserts. Cependant, de tels revêtements sont au contact d'une surface métallique relativement rugueuse, se déplacent en frottant sur cette surface et sont sollicités non seulement en compression, mais également en cisaillement. Par sui¬ te, ils sont vite détérioriés et éliminés.

L'invention a pour but de permettre d'assurer de façon économique une isolation électrique efficace et

durable lors de l ^' utilisation de garnitures d'étan- chèité comportant des inserts de verrouillage.

A cet effet, l'invention a pour objet un insert de verrouillage pour garniture d' ètanchéi té , de forme générale plane, comprenant au moins deux pièces métal¬ liques fixées l ^' une à l'autre par une couche de jonc¬ tion électriquement isolante.

Un tel insert peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la couche de jonction est à peu près perpendi¬ culaire à l'axe de poussée de l' insert ;

- la couche de jonction s'étend à peu près sui¬ vant une section d'aire maximale de 1 ' insert ; la couche de jonction est constituée d'une matière organique isolante et peu fluable, assurant simultanément la liaison et l'isolation électrique entre les deux pièces métalliques, ladite matière organique étant chargée ou non en particules de maté¬ riaux isolants non fluables ; - la couche de jonction comprend un tissu, lit de fibres ou mat, dense et non fluable, notamment en ma¬ tière minérale, relié de chaque côté à l'une des piè¬ ces métalliques par une couche de liaison en matière organique ; - la couche de jonction comprend un revêtement isolant et non fluable. notamment en matière minérale, déposé sur l'une des pièces métalliques, et une couche de liaison notamment en matière organique reliant ce revêtement à l'autre pièce métallique ; - la couche de jonction est constituée par une une matière de liaison isolante et non fluable, notam¬ ment par un matériau réfractaire tel que de l'émail, reliée directement aux surfaces en regard des deux pièces métalliques ;

les surfaces de jonction présentent en section, au moins dans une direction, un profil non rectiligne, notamment en U . en V ou sinueux ;

- les surfaces de jonction présentent un profil plan ou pseudo-plan, interrompu par des évidements en regard destinés à recevoir un organe isolant de posi¬ tionnement relatif des pièces métalliques. L'invention a également pour objets une garniture d'étanchéité en matière souple dans laquelle est incorporé au moins un insert de verrouillage tel que défini ci-dessus ;

- un procédé de fabrication d'un insert tel que défini plus haut, ce procédé étant caractérisé en ce que - on réalise un mélange de particules de matière de liaison avec un agent agglomérant ;

- on réalise les pièces métalliques ; on dispose les pièces métalliques dans leur position relative désirée, avec entre elles une couche du mélange ; et

- on porte l'ensemble à une température adaptée pour réaliser à la fois la cuisson du mélange et un traitement thermique des pièces métalliques.

Dans un mode de mise en oeuvre, ledit mélange est une suspension aqueuse de poudre d'émail ou de verre, et ledit traitement thermique est un traitement ther ^¬ mique final de trempe.

Des exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels

- La figure 1 illustre, en coupe longitudinale, le verrouillage d'un joint entre deux tuyaux métalli ^¬ ques au moyen d' inserts conformes à l'invention ; la figure 2 représente en élévation une va- riante de 1 ' insert de la figure 1 ;

la figure 3 est une vue partielle prise en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2 ;

- la figure 4 est une vue analogue à la figure 2, mais relative a une seconde variante d' insert ; - la figure 5 est une vue partielle prise en coupe suivant la ligne V-V de la figure 4 ;

- la figure 6 est une vue analogue à la figure 2, mais relative à une troisième variante d'insert ;

- la figure 7 est une vue de dessus de l'une des deux pièces métalliques de l' insert de la figure 6 ;

- les figures 8 et 9 correspondent respectivement ^* ' aux figures 6 et 7, mais pour une quatrième variante d' insert : et

, - les figures 10 et 11 correspondent respective- ment aux figures 6 et 7, mais pour une cinquième va¬ riante d' insert .

On a représenté schématiquement à la figure 1 un joint verrouillé entre deux tuyaux métalliques identi¬ ques, par exemple en fonte à graphite sphéroïdal, comportant à une extrémité un bout uni 1 et à l'extré¬ mité opposée une emboîture 2. L'étanchéité du joint est obtenue automatiquement, lors de l'enfoncement du bout uni dans 1 'emboîture, par compression radiale d'une garniture annulaire d'étanchéité 3 (représentée uniquement par le contour de sa demi-section méridien¬ ne) , et le verrouillage du joint est effectué par une couronne d' inserts 4 noyés dans cette garniture. Les éléments l a 3 ont un même axe général de révolution, supposé horizontal. Le bout uni présente une surface extérieure cylindrique, chanfreinée extérieurement en 5 à son extrémité.

Hormis la structure composite des inserts 4, qui sera décrite en détail plus loin, le joint peut, pour les besoins de la présente description, être considéré comme identique à celui décrit dans la demande de

brevet FR-2.679.622 précitée. On ne rappelera donc que succintement les autres éléments du joint.

L ^' emboïture 2 comporte une collerette d'entrée 6, puis successivement. d'arrière vers l'avant, c'est-à- dire en allant de cette collerette vers le fond de l ^' emboïture une gorge d'ancrage 7 relativement pro¬ fonde, une cavité d'étanchéité 8A moins profonde, et une cavité avant 8B encore moins profonde, recevant librement l'extrémité du bout uni 1. La gorge 7 est délimitée successivement par une paroi arrière 9 à peu près radiale, un pan incliné 10, un fond 11 et une paroi avant 12 à peu près radiale.

La garniture 3 est une pièce moulée en matériau souple ou résilient, par exemple en élastomère, qui comprend à l'avant un corps d'étanchéité massif 13 et, à l'arrière, un talon d'ancrage 14 en saillie radiale ^¬ ment vers l'extérieur et une lèvre 15 en saillie ra¬ dialement vers l 'intérieur.

Chaque insert 4 est plat et présente un plan médian passant par l'axe du joint. Il présente la forme générale d'un L. avec une tête radialement exté¬ rieure 16 noyée dans le talon 14 de la garniture et une queue radialement intérieure 17 qui converge vers l 'avant jusqu'à faire légèrement saillie sur la sur- face radialement intérieure de la garniture, à peu près à mi -longueur de celle-ci. La tête 16 a une forme générale rectangulaire, de même que la queue 17, et cette dernière se termine par une série de dents ou Pour monter le joint, on met en place la garni ^¬ ture dans l'emboïture. avec son talon dans la gorge 7, et on introduit le bout uni dans l'emboïture. Ceci replie la lèvre 15 et comprime radialement le corps de la garniture dans la cavité 8. et l'inclinaison vers l ^' avant de la queue 17 des inserts a pour conséquence

que ces inserts ne s ^' opposent pas à la pénétration du bout uni .

Puis, en service, lorsque la canalisation est mise sous pression, le bout uni est sollicité vers l'arrière, c'est-à-dire tend à se déboîter. Les in¬ serts 4 limitent ce recul en s ' arc-boutant entre les surfaces 10 et/ou 11 de la gorge 7, contre lesquelles, s'appuie la tête 16. et la surface extérieure du bout uni. dans laquelle mord au moins une dent 18. Le joint est ainsi verrouillé.

Chaque insert 4 est constitué de deux pièces en acier trempé. à savoir une pièce radialement exté¬ rieure 4A et une pièce radialement intérieure 4B, dont les surfaces de jonction en regard sont reliées par une couche de jonction électriquement isolante 4C.

La couche 4C est conçue de manière à subir des contraintes minimisées et s'exerçant le plus possible en compression, c'est-à-dire de manière à éviter le plus possible le cisaillement et/ou la traction, et de manière à maintenir une isolation électrique fiable entre les pièces 4A et 4B. Sa configuration doit bien entendu être telle que chacune des pièces 4A et 4B ne touche qu'un seul des deux tuyaux.

Ainsi, dans l'exemple de la figure 1, la couche 4C est contenue dans un plan à peu près perpendicu¬ laire à J 'axe de poussée de 1 ' insert et coupe la tête 16 de 1 ' insert suivant une section d'aire à peu près maximale de cette tête.

Dans un premier mode de réalisation, on part de deux pièces 4A , 4B ayant déjà subi un traitement ther¬ mique final approprié, comprenant une étape de chauf¬ fage et une étape de trempe.

La couche de jonction 4C peut alors présenter des compositions diverses

Une première variante d'exécution consiste à réaliser cette couche 4C en matière organique isolante et peu fluable. chargée ou non en particules de maté¬ riaux isolants non fluables tels que par exemple des poudres minérales. notamment céramiques. Cette couche 4C. appliquée entre les surfaces de jonction des piè¬ ces 4A et 4B. assure alors simultanément la liaison et l ^' isolation électrique desdites pièces. Cette solution présente l'avantage d'être peu coûteuse et simple à mettre en oeuvre ; en effet, une telle couche 4C peut être réalisée à basse température et on ne risque ainsi pas de détremper l'acier constitutif des pièces 4A et 4B.

Une seconde manière de réaliser une couche de ionction satisfaisant de façon économique aux impéra¬ tifs précités consiste à utiliser comme couche 4C un mat. lit de fibres ou tissu minéral, dense et non fluable, par exemple en fibres de verre ou de cérami¬ que, ce mat, lit de fibres ou tissu étant imprégné ou revêtu sur ses deux faces d'une matière organique telle que par exemple une résine. Cette solution pré¬ sente l'avantage de ne pas entraîner de rupture de l'isolation électrique en cas de fluage de la résine organique, le mat, lit de fibres ou tissu restant alors interposé entre les surfaces de jonction des pièces 4A et 4B.

Dans une troisième variante, la couche 4C est réalisée en revêtant, notamment par projection ou évaporation. l'une des surfaces de jonction d'une couche d'un isolant minéral non fluable tel que du verre. une céramique ou de l'émail , puis en disposant une couche de liaison en matière organique, notamment époxydique, entre ce revêtement et l'autre surface de jonction. De cette manière, on limite le chauffage éventuel des pièces 4A et 4B à l'une des deux surfaces

de jonction et à la zone adjacente de la même pièce. De plus, on réduit à un minimum la quantité d'isolant minerai déposé, ce qui est économique, et on garantit qu'un éventuel fluage. en service, de la matière orga- nique, ne conduira pas à un contact métal/métal entre les deux pièces 4A . 4B.

Un autre procédé de fabrication des inserts selon l 'invention consiste, dans un même cycle, à générer une couche 4C homogène possédant les propriétés dési- rées et à tremper les pièces 4A et 4B, ceci en procé¬ dant comme suit.

On réalise les deux pièces 4A et 4B par moulage ou usinage. et on prépare une suspension aqueuse épaisse de poudre d'émail ou de verre. On dispose en- suite les deux pièces en regard l'une de l'autre, en inter-posant de la suspension entre leurs surfaces de jonction. Puis on chauffe l'ensemble à une température convenant à la fois pour cuire la suspension et pour réaliser le traitement thermique de trempe de l'acier, sans dégrader la couche de liaison, cette température étant typiquement de l'ordre de 1000°C.

Pour l'ensemble des variantes qui viennent d'être décrites. il peut être avantageux de conformer les surfaces de jonction des deux pièces de manière que la couche 4C puisse reprendre essentiellement en compres¬ sion des efforts s'écartant accidentellement de la direction d' arc-boutement ou de poussée théorique. En d'autres termes, on crée alors des obstacles au glis¬ sement des pièces 4A et 4B l'une par rapport à l'au- tre.

Ainsi, dans l'exemple des figures 2 et 3, la couche 4C a un profil en V (éventuellement inversé comme représenté en traits mixtes) tant latéralement (figure 2) qu'en bout (figure 3) , c'est-à-dire pré- sente une forme pyramidale. De même, dans l'exemple

des figures 4 et 5. la couche 4C a un profil ondulé, tant latéralement (figure 4) qu'en bout (figure 5 ⁾ . Dans le cas des figures 6 et 7, les obstacles au glis¬ sement sont perpendiculaires au -plan général de la couche 4C. et peuvent par exemple, comme représenté, être constitués par un relief en croix prévu sur une surface de jonction et par un evidement conjugué mé¬ nagé dans l'autre surface de jonction.

D'autre part, dans l'exemple des figures 8 et 9, chaque surface de jonction est plane (ou en variante pseudo-plane ) et comprend un evidement cylindrique central 19, et un pion 20 en matériau isolant tel que par exemple un matériau minéral en verre , céramique ou fibre-ciment est reçu avec un faible jeu dans ces deux évidements. Le reste des surfaces de jonction est recouvert par la couche de jonction 4C, réalisée sui¬ vant l 'une des variantes décrites plus haut. En va¬ riante, les cavités 19 pourraient avoir une autre forme. notamment hémisphérique, auquel cas le pion 20 serait remplacé par une bille.

Dans l'exemple des figures 10 et 11, chaque surface de jonction comporte un evidement en croix identique à 1 'evidement de la pièce 4B des figures 6 et 7. Pour empêcher le glissement relatif, on utilise des barres 21. par exemple cylindriques, ou bien un croisillon, réalisés en un matériau isolant et rem¬ plissant l'essentiel desdits évidements.