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Acti
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Lic
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Physical
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de 600 bars
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10 mm
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1 s
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de 15 mm
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3,5 mm
(1)
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Molecule
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DES
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Generic
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metal
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2512154A1
Family ID 2103942
Probable Assignee Nationale Elf Aquitaine Prouction Soc
Publication Year 1983
Abstract
_________________________________________________________________
JOINT COMPRENANT UNE SEMELLE 5 ANNULAIRE, PORTEE PAR LA SURFACE D'UN
ARBRE 7 ET UN CORPS ANNULAIRE PRINCIPAL 2, A L'INTERIEUR DUQUEL EST
NOYEE UNE ARMATURE METALLIQUE ANNULAIRE 3 CONSTITUEE PAR UN RESSORT A
BOUDIN CONTINU, CE CORPS ANNULAIRE 2 ETANT D'UNE PART RELIE A LA
SEMELLE 5 AU MOYEN D'UN COL FLEXIBLE 4 ET D'AUTRE PART PROLONGE PAR
UNE LEVRE 1, DONT LA SURFACE EXTERIEURE ANNULAIRE PREND APPUI SUR LA
PAROI DE L'ALESAGE 6 D'UN TUBE, DE SORTE QUE, LORS D'UNE POUSSEE
AXIALE EXERCEE PAR UNE PIECE MOBILE D'ACTIVATION 9 SUR LEDIT CORPS
ANNULAIRE 2, CELUI-CI SE REDRESSE EN PIVOTANT PAR RAPPORT A LA SEMELLE
5 ET LADITE LEVRE 1 PREND APPUI SUR LADITE PAROI 6.
UTILISATION DANS LE DOMAINE PETROLIER, NOTAMMENT LORS DE LA REPARATION
DES CONDUITES ET POUR TESTER LES TUBES A DES PRESSIONS ELEVEES.
Description
_________________________________________________________________
12154
La presente invention se rapporte a un joint annulaire en elastomere
arme, capable d'assurer l'etancheite aux hautes pressions.
De tels joints connus assurent l'etancheite dans un espace annulaire
entre la piece, sur laquelle ils sont montes et le tube ou l'arbre
adjacents. Ils peuvent etre montes soit sur l'arbre, auquel cas ils
assurent au moyen d'une levre peripherique l'etancheite dans I 'ale-
sage d'un tube, soit, montes sur la paroi de l'alesage du tube, ils
assurent l'etancheite sur un arbre central Dans les deux cas, I 'e-
tancheite est realisee grace au dimensionnement specifique de la
circonference de la levre, dont le diametre est plus grand pour as-
surer l'etancheite dans l'alesage et plus petit pour assurer I 'etan-
cheite sur l'arbre.
Une levre surdimensionnee presente des inconvenients, en- tre autres
sa mise en place est delicate, car en la forcant, on ris- que de la
deteriorer.
Par ailleurs, l'adherence reguliere de la levre siur les pa- rois
brutes de laminage ou d'etirage peut presenter des difficultes dues
aux -tolerances de fabrication et des etats imparfaits de sur- f ace.
L'invention a pour but de remedier a ces inconvenients et de proposer
un joint annulaire, dont la mise en place s'effectue ai- sement et
sans risques.
Le joint annulaire en elastomere arme pour assurer I 'e- tancheite aux
hautes pressions dans un espace annulaire entre un arbre central et la
paroi de l'alesage d'un tube entourant l'arbre est caracterise en ce
qu'il comprend une semelle annulaire apte a etre fixee jointivement
sur la surface de l'arbre et un corps annu- laire principal, a
l'interieur duquel est noyee une armature metal- lic annulaire
constituee par un ressort a boudin continu, ce corps annulaire etant
d'une part relie a la semelle au moyen d'un col flexible et d'autre
part prolonge par une levre, dont la surface exterieure annulaire est
apte a prendre appui sur la paroi de I 'ale- sage du tube, de sorte
que, lors de la poussee axiale exercee par une piece mobile
d'activation sur ledit corps annulaire, celui-ci se redresse en
pivotant par rapport a la semelle et ladite levre prend appui sur
ladite paroi.
Un tel joint permet, grace a la retractation due a I 'ar- mature, un
effacement de la levre au repos d'environ 10 mm par rapport a la paroi
a etancheifier, de sorte que le montage du joint s'effectue sans
risque de deterioration.
L'activation operee par un moyen mecanique de bascule- ment du joint,
venant appliquer la levre contre la paroi avec force suffisante, cree
une etancheite initiale qui sera maintenue sans action dudit moyen,
lorsque la pression sera etablie a l'interieur de l'espace annulaire
Un tel joint est du type auto-etanche, c'est- a-dire qu'il suffit de
lui associer momentanement un systeme d'ac- tivation prealablement a
la mise sous pression Une fois celle-ci etablie, le joint reste
etanche apres le retrait du systeme d'acti- vation.
Le joint selon l'invention permet de resister a des pres- sions
elevees de l'ordre de 600 bars, meme avec un espace annulaire tres
important La piece mobile d'activation associee au joint peut etre
avantageusement une piece annulaire apte a se deplacer par translation
dans l'espace annulaire d'une position d'ouverture a une position de
fermeture etanche du joint sous l'impulsion d'un moyen de commande,
cette piece portant a son extremite orientee vers le joint une face
tronconique apte a exercer une poussee sur le corps annulaire.
Le siege du col flexible est de preference constitue par un epaulement
de l'arbre adjacent a la surface annulaire de I 'ar- bre sur laquelle
est fixee la semelle.
Cet epaulement presente habituellement une face sensible- ment
perpendiculaire a la surface annulaire de l'arbre.
Selon un mode de realisation prefere, l'epaulement pre- sente au moins
dans sa partie peripherique une forme tronconique en saillie vers le
logement du joint.
D'autres caracteristiques de 1 'invention apparaitront a la lumiere de
la description, qui suit, d'un mode et d'une variante de realisation
de l'objet de l'invention.
Aux dessions annexes, la figure 1 represente une vue en coupe d'un
joint se- lon l'invention; la figure 2 une vue en coupe du joint
monte, en posi-
12154 tion de repos; la figure 3 une vue en coupe du joint monte, en
position de travail, et; la figure 4 une vue en coupe du joint monte
en position de travail dans un logement au contour modifie.
Le joint represente est du type de joint monte sur un ar- bre central
et realisant l'etancheite de l'alesage du tube Il est generalement en
elastomere, tel que que le caoutchouc synthetique de resilience et de
durete appropriees Le joint est compose d'une semel- le 5 reliee au
corps annulaire principal 2 par l'intermediaire d'un col flexible de
section reduite 4, qui fait fonction d'articulation A l'autre
extremite du corps 2 se trouve une levre 1 servant a assurer
l'etancheite Une armature metallique annulaire 3 en forme de res- sort
a boudin est noyee, lors du moulage, dans toute l'epaisseur et sur
toute la circonference du corps 2, donnant a ce dernier des re-
marquables qualites d'expansion et de retractation Ce joint est monte
sur une paroi annulaire 7 d'un arbre usinee a cet effet pour offrir un
siege de fixation au joint et qui est pourvue d'un epau- lement
sensiblement perpendiculaire a la paroi annulaire 7 La se- melle 5 est
appliquee sur cette partie en appui contre ledit epau- lement. L'arbre
et le joint sont places sans aucune difficulte a l'interieur de
l'alesage d'un tube 6, dont il s'agit d'assurer l'e- tancheite,
puisque le ressort 3 est en position retractee (fig 2) Un systeme
d'activation mecanique ou hydraulique, dont la seule partie
representee est l'organe 9 portant a son extremite orientee vers le
joint une face tronconique produit une poussee axiale qui a pour but
le redressement du corps principal 2, lors- qu'il pivote autour du col
flexible 4.
Sous l'effet de I 'organe 9, le corps 2 vient en appui contre
l'epaulement 8 de l'arbre (fig 3) et la levre 1 s'ecrase contre la
paroi du tube 6.
En variante representee a la figure 4, le contour du lo- gement du
joint a ete modifie en donnant a l'epaulement 8 usine sur l'arbre 7
dans sa partie peripherique une forme en saillie 8 a vers le logement
du joint Lors de la poussee axiale exercee par I and outil
d'activation 9, on devance ainsi le moment o le corps
12154 annulaire 2 prend appui contre I 'epaulement 8 Cette disposition
permet en outre I 'application de la levre 1 contre l'alesage 6 sur
une plus grande surface.
Sous l'effet de la pression, le joint est maintenu dans cette
position, meme lorsqu'on supprime l'action du systeme d'acti- vation A
mesure que la pression augmente, le joint tend a s'ex- truder par
l'espace annulaire Si le joint n'etait constitue que de l'elastomere
non arme, il fluerait meme sous faible pression Un des roles de
l'armature metallique est de renforcer la resistance mecanique de
l'elastomere aux fortes pressions, eu egard a l'es- pace annulaire
tres important.
Lorsqu'on supprime la pression dans l'enceinte en amont du joint, le
joint se retracte automatiquement sous l'action du res- sort et peut
etre enleve aussi facilement qu'il a ete monte.
Le joint decrit dans l'exemple a fait l'objet d'un test d'etancheite
sur un tube de 20 pouces de diametre et pour un espace annulaire de 15
mm Le fil du ressort noye etait de section carree mesurant 3,5 mm de
cote La pression appliquee etait de l'ordre de 600 bars.
Le joint selon l'invention peut trouver son utilisation de facon tres
large dans le domaine petrolier, notamment lors de la reparation des
conduites immergees, chaque fois que les pressions auxquelles on a
affaire interdisent l'emploi de joints classiques.
Une autre application du joint selon l'invention se si- tue dans le
domaine de test auxquels on expose le materiel tres divers devant
resister aux tres hautes pressions L'invention n'est pas limitee au
mode de realisation decrit et elle est susceptible de nombreuses
variantes, sans sortir du cadre de l'invention Le mode de fixation du
joint sur une piece de support peut revetir des formes differentes De
meme, le systeme d'activation du joint pour redresser le corps
principal peut etre un systeme quelconque, me- canique, hydraulique,
magnetique ou autre.
12154
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Joint annulaire en elastomere arme pour assurer l'e- tancheite aux
hautes pressions dans un espace annulaire entre un arbre central et la
paroi de l'alesage d'un tube entourant l'arbre, caracterise en ce
qu'il comprend une semelle (5) annulaire apte a etre fixee
jointivement sur la surface de l'arbre (7) et un corps annulaire
principal (2) a l'interieur duquel est noyee une armature metallique
annulaire (3) constituee par un ressort a boudin continu, ce corps
annulaire (2) etant d'une part relie a la semelle (5) au moyen d'un
col flexible (4) et d'autre part prolonge par une levre (1), dont la
surface exterieure annulaire est apte a prendre appui sur la paroi de
l'alesage du tube, de sorte que, lors d'une pous- see axiale exercee
par une piece mobile d'activation (9) sur ledit corps annulaire 2,
celui-ci se redresse en pivotant par rapport a la semelle (5) et
ladite levre (1) prend appui sur ladite paroi (6).
2 Joint annulaire selon la revendication 1, caracterise en ce que la
piece mobile d'activation (9), qui lui est associee, est une piece
annulaire apte a se deplacer par translation dans l'espace annulaire
d'une position d'ouverture a une position de fermeture etanche du
joint sous l'impulsion d'un moyen de commande, cette piece portant a
son extremite orientee vers le joint une face tronconique apte a
exercer une poussee sur le corps annulaire (2).
3 Joint selon la revendication 1, caracterise en ce que le siege du
col flexible (4) est constitue par un epaulement (8) de la premiere
paroi annulaire (7), adjacent a la surface annulaire de ladite paroi,
sur laquelle est fixee la semelle (5).
4 Joint selon la revendication 3, caracterise en ce que l'epaulement
(8) est sensiblement perpendiculaire a la premiere paroi annulaire
(7).
5 Joint selon la revendication 3, caracterise en ce que I 'epaulement
(8) presente au moins dans sa partie peripherique une forme
tronconique en saillie (8 a) vers le logement du joint.
6 Joint selon l'une des revendications 1 a 5, caracte- rise en ce que
le joint etant au repos, le corps annulaire (2) ar- ticule a la
semelle (5) par le col (4)est maintenu en position incli- nee sur la
semelle, grace a la position retractee du ressort d'ar- mature (1), et
en ce que, le joint etant active, le corps annulaire 12154 annulaire
principal (2) prend appui sur l'epaulement (8).
7 Procede pour la mise en oeuvre du joint selon l'une des reven-
dications 1 a 6, caracterise en ce qu'on introduit le joint dans
l'espace annulaire, dont on souhaite assurer l'etancheite aux hautes
pressions, on fixe la semelle sur l'arbre central comportant un
epaulement annulaire apte a servir de face d'appui au corps principal
en position activee, on produit au moyen de la piece mobile
d'activation une possee axiale contre le corps annulaire, sous l'effet
de laquelle poussee le ressort s'allonge circonfe- rentiellement, le
corps principal se redresse et prend appui contre ledit epaulement,
tandis que la levre s'ecrase avec force contre la paroi de l'alesage
du tube.
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