BE1001395A5 - Anneau de scellage rectangulaire multilobe et ses applications. - Google Patents

Abstract

Anneau de scellage dynamique (5), réalisé en une matière écoulable résiliente, telle qu'un élastomère, dont la configuration en coupe transversale, sous sa forme libre, est uniforme et d'allure généralement rectangulaire avec des lobes convexes au contour régulier, arqués à chacun de ses coins, comportant des surfaces s'étendant axialement opposées (8, 9) supportant d'autres lobes de scellage convexes annulaires en nombre inégaux agencés en relation de non opposition entre les lobes de coin adjacents et séparés de ceux-ci et mutuellement par des concavités et s'étendant vers l'extérieur sur une courte distance pour effectuer un joint plus parfait, en particulier lorsqu'il entoure une tige de piston animé d'un mouvement de va-et-vient et lorsqu'il est soumis à des pressions gazeuses élevées.

Description

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  "Anneau de scellage rectangulaire multilobé et ses applications". 
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  Un grand nombre d'anneaux de scellage ou d'étanchéité dynamiques ont été concus jusqutà présent, étant caractérisés presque uniquement par leurs configurations en coupe transversale différentes. L'un des plus intéressants, si pas le plus intéressant de ces anneaux est celui décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique   ne 3.550.990,   qui précise qu'un anneau dynamique très efficace peut être obtenu en prévoyant un anneau d'allure générale rectangulaire avec des lobes de coin convexes et un lobe intermédiaire additionnel sur chaque paire de ses surfaces opposées, chacun de ces lobes intermédiaire et opposés s'étendant vers   t'exterieur   au-delà de ses lobes de coin adjacents.

   On a constaté toutefois que bien qu'un tel anneau fonctionne d'une manière supérieure à la plupart des anneaux connus jusqu'à présent sous des conditions de scellage où la pression change de directions, il n'est pas aussi efficace que cela n'est souhaitable lorsque la pression est gazeuse, élevée et dans une seule direction, aucune rainure bien définie n'étant prévue pour positionner l'anneau. 



  Toutefois, on a conçu un anneau qui s'est révélé, lors d'essais, de loin supérieur sous de telles conditions, et qui peut être fabriqué et utilisé sous ces conditions sans coût additionnel supplémentaire. 



   Au cours des dernières années, il s'est   révélé néces-     saire   de mettre au point un joint amélioré dans les dispositifs où des pressions gazeuses élevées dans une seule direction doivent etre contenues autour d'une structure, telle qu'une tige et dans lesquels, pour des raisons de fabrication, aucune rainure bien définie n'est prévue pour un anneau de scellage. C'est ainsi que la pression à une seule direction maintient l'anneau de scellage en position. Des exemples d'usage de ce-type sont les dispositifs utilisés dans les automobiles de fabrication étrangère pour maintenir les capotes ou portes de coffre en position élevée lorsque ouvertes. On a prévu 

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 - un-joint qui est meilleur que n'importe quel joint-connu jusqu'a present. 



   On a mis au point un anneau de scellage d'allure   - generate   rectangulaire lobé qui fonctionne sous   les eonditions précitées   d'une manière de loin supérieure. L'anneau de la présente invention est caractérisé par une paire de lobes de scellage annulaires espacés   l'un   de l'autre et de leurs lobes de coin adjacents par des concavités et se prolongeant vers l'intérieur   à.   partir de sa surface diamétrale intérieure. La surface diamétrale exterieure ou opposee de l'anneau supporte un seul lobe de scellage annulaire positionné axialement entre la paire de lobes supportés par la surface de scellage ou dia- métrale intérieure. Chacun des lobes annulaires s'étend vers l'extérieur sur une courte distance au-delà de ses lobes de coin adjacents.

   Les dimensions intérieures de l'anneau sous sa forme libre sont légèrement inférieures au diamètre de la tige autour de laquelle il doit réaliser un joint. L'anneau est concu avec des dimensions radiales telles que la paire de lobes intermédiaires lorsqu'ils sont appliqués à la surface à sceller, telle qu'une tige, sont sous une légère compression. 
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  Le lobe annulaire isolé a un diamètre extérieur excédant légèrement la cavité dans laquelle l'anneau doit opérer et c'est ainsi que lorsqu'il est agence, il est légèrement comprimé de manière à ce que l'élas-   tomère- du   corps principal de l'anneau puisse s'écouler vers et dans   Jes concavites opposees,   et autour de la paire opposee de lobes de scellage. Des essais ont montré qu'un anneau de cette configuration réalise sous ces conditions des performances de loin supérieures à celles de tous les autres anneaux. 



   Une description   détai1lée   d'une forme de réalisation préférée d'anneau de scellage rectangulaire multilobé est donnée ci-après, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure   l   est une vue en coupe axiale fragmentaire d'un nouvel anneau de scellage de l'invention, sa surface de scellage principale correspondant à son diamètre intérieur. 



    - La   figure 2 est une vue en coupe axiale fragmen- taire d'une autre forme d'anneau de scellage de l'invention, sa surface de scellage principale correspondant à son diamètre extérieur. 

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   La figure 3 est une vue en élévation d'un anneau à gaz, avec brisures partielles, pour y montrer un des nouveaux anneaux de scellage de t'invention agencé pour réaliser un joint de pression gazeuse élever
La forme de réalisation préférée de l'invention est représentée sur la figure   I   et montre un anneau formé de façon 
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 continue 5, falt d'une matière écoulable résiliente, telle que du caoutchouc, ou un élastomère. Comme indiqué, il est d'allure générale rectangulaire et de configuration transversale uniforme. L'anneau 5 comporte un jeu de deux surfaces s'étendant généralement radialement, opposées 6 et 7 et un jeu de deux surfaces s'étendant   gene-   ralement axialement, opposées 8 et 9.

   A chacun des coins de cet anneau, il y a un lobe de scellage de forme convexe, régulier   10,  
11, 12 et 13, tel que représenté. 



   Dans la forme représentée sur la figure   1,   ta surface diamétrale intérieure 9 est la surface de scellage principale et comporte une paire de lobes de scellage annulaires s'étendant   circonfé-   rentiellement, espacés 14 et 15, s'étendant radialement vers   l'inté-   rieur. La surface diamétrale extérieure 8 est la surface de scellage secondaire et comporte un seul lobe de scellage annulaire 16 s'étendant vers   t'exterieur   de celle-ci. Le lobe 16 est agencé de façon opposée et, lorsqu'on le considère axialement, entre les deux lobes 14 et 15. 



   Une seconde forme de l'invention est représentée par la figure 2, et est constituée d'un anneau façonné de façon rectangulaire, forme de façon continue 20, également fait d'une matière   ecoutabte resitiente, tette   que du caoutchouc ou un élastomère et uniforme. 11 comporte également un jeu de deux surfaces s'étendant généralement radialement, opposées 21 et 22 et un jeu de deux surfaces s'étendant généralement axialement, opposées 23 et 24. A chacun des coins auxquels ces surfaces s'entrecoupent, il y a un lobe de forme convexe,   regulier   25,26, 27 et 28.

   Dans la forme représentée par la figure 2, la surface diamétrale extérierue 29 est la surface de scellage principale et comporte une paire de lobes de scellage annulaires s'étendant circonférentiellement, espaces 

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   - 30,   31, s'étendant radialement vers l'extérieur. La surface diamétrale intérieure 24 est la surface de scellage secondaire et comporte un seul lobe de scellage annulaire, de forme convexe, régulier 32 s'éten- --dant-vers l'intérieur à partir de celle-ci. Le   tobe-3-estagence   de   façon opposée et, lorsquton le considère axiatement,   entre les deux lobes 30,   31.   



   Les deux formes de la présente invention s'avèrent particulièrement efficaces dans les gaz d'étanchéité à des pressions relativement   etevées.   Puisque tes gaz sont plus difficiles à étanchéifier que les liquides, il est impératif que le joint soit particulièrement efficace. La forme représentée par la figure t est particulièrement efficace lorsqu'on l'utilise, par exemple, dans un dispositif, tel qu'un "ressort à gaz", qui est représenté par la figure 3. 



   La forme représentée par la figure 2 peut être 
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 utilisée quel que soit l'endroít où le joint doit être réalisé sur la surface extérieure de l'anneau tel que, par exemple, sur un piston coulissant dans une paroi cylindrique, comme dans un compresseur d'air. 



   La figure   : 3 représente   un dispositif du type "à ressort à gaz" utilisé, par exemple, sur les portes de coffres d'auto- 
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 mobiles pour maintenir celles-ci en position "ouverte". Tel que représenté, il est formé d'un cylindre 35 comportant une boucle deixation a une extremite et étant ouvert a l'autre pour l'amé- nagement d'une tige de piston 37. Son extrémité ouverte est partiellement fermée par un coussinet en laiton 38 et une rond. elle en Teflon 39, cette dernière empêchant l'extrusion de l'anneau de scellage 5. 



   La tige de piston 37 est animée d'un mouvement de va-et-vient dans l'anneau 5 et la rondelle 39 et comporte un piston 40 à une extrémité et une boucle de fixation 41 à l'autre. Un léger ressort 42 vient s'appuyer contre l'extrémité extérieure 
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 du piston 40 et pousse la tige de piston 37 vers l'extérieur. Les deux-boucles de fixation rigides 36 et 41 sont-utilisées--pour relier les extrémités opposées du dispositif entre la porte du coffre et la caisse de l'automobile. L'intérieur du cylindre 35 est pressurisé 

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   a   approximativement   17, 5-2-1 -MPa.   



   Le piston 40 est construit et agence pour permettre au gaz d'y passer lentement, tel que par une série d'ouvertures, telles qu'en   43-et 44. Un "ressort à gaz", tel   que représenté, est conçu sous la forme d'un étrangleur d'écoulement pour permettre le passage de fuites. En d'autres termes,   c'est   un piston à fuites. 



  Un tel dispositif peut etre délivré par l'Automotive Products Division de Marion, Caroline du Sud, d'AVM Corporation, comme pièce   nu 1. 259. 327.   



   La dimension radiale des anneaux 5 et 20, tels que représentés, est de 4, 35 mm, prise suivant les lobes de coin 10,11 et elle est de 4, 70 mm lorsque prise suivant les lobes inter- 
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 médiaires 14, 15 et 16. C'est ainsi que les lobes intermédiaires e m s'étendent vers l'extérieur de 1, 77 mm au-delà de leurs lobes de coin adjacents. La dimension axiale de ces deux anneaux est de 6, 35 mm. 



   Le rayon de chaque lobe de coin   10, 11, 12   et 13 est de 0, 78 mm. Le rayon de chaque lobe intermédiaire 14,15 et 16 est également de 0, 78 mm. Le rayon des surfaces concaves 45, 46 et 47 adjacentes aux lobes 14, 15 est également de 0, 78 mm, tandis que le rayon des deux surfaces concaves 48, 49 adjacentes au lobe 16 est de 1, 14 mm. Le rayon des deux côtés axialement espacés concaves 50, 51 est de 1, 57 mm. Le diamètre intérieur des anneaux 5, 20 pris aux lobes de coin est de 7, 79 mm. 



   Les rayons des concavités et des divers lobes de scellage et les dimensions de l'anneau 20 sont les mêmes que ceux des éléments correspondants de l'anneau   5,   les lobes intermédiaires correspondants 30,31, 32 s'étendant vers l'extérieur au-delà de leurs lobes de coin adjacents dans les mêmes proportions. 



   Lorsqu'il est agence, tel que représenté sur la figure 3, le nouvel anneau de l'invention   étanchéifie   d'une manière plus efficace que ce que l'on a rencontré jusqu'à présent. Le diamètre intérieur de   l'anneau--5   est légèrement inférieur au diamètre de la tige de piston 37 qui a un diamètre de 8, 0 mm. Le diamètre extérieur de l'anneau 5 est de   19,   48 mm tandis que le diamètre intérieur du 

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 cylindre 35 est de 18, 99 mm. C'est ainsi que l'anneau 5 est légèrement comprimé vers J'intérieur par la surface intérieure des parois du cylindre 35, la tige 37 étirant l'anneau de compression 5 du fait de son plus grand diamètre.

   Ceci provoque   l'ecoutementde-la matière   écoulable (caoutchouc ou élastomère) des divers lobes de scellage dans leurs concavités adjacentes, en effectuant ainsi un joint parfait quel que soit le milieu gazeux à étanchéifier et les pressions par-   ticulièrement   élevées. Lorsqu'un "anneau à gaz", tel que   ce ! ui repre-   senté sur la figure 3, est étendu entre une porte de coffre de voiture et la caisse de l'automobile et y est relié par les boucies 36,41, le dispositif est étendu lorsque la porte de coffre est ouverte. La force appliquée à la por te déplace la tige de piston 37 et par consé-   quent   son piston 40 à l'intérieur du cylindre 35, le gaz pressurisé à l'intérieur du cylindre passant d'un   cote   du piston à l'autre par les ouvertures 43,44.

   Le léger ressort 52 et les ouvertures restric- tives 43,44 suffisent à compenser la tendance à la fermeture de la porte du fait de son propre poids. Lorsque l'utilisateur de l'auto- mobile ferme la porte, la force appliquée à la porte avec sa puissance est suffisante pour déplacer le gaz dans le piston 40. En même temps, un joint efficace est maintenu par les lobes 14, 15 autour de la tige de piston 37. 



     I !   doit être entendu que la présente invention n'est 
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 - -- en aucune facon limitée aux formes de réalisation ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1. Dispositif de scellage comprenant un anneau (5 ; 20) façonné de façon continue, fait en une matière écoulable rési- liente et ajusté pour-s'adapter dans un dispositif comportant une" surface de scellage de configuration annulaire, (a) cet anneau (5) sous sa forme libre étant uniforme et de configu- ration transversale généralement rectangulaire et comprenant un jeu de deux surfaces s'étendant généralement radialement, opposées (6, 7 ;

   21, 22) et un jeu de deux surfaces s'étendant gene- ralement axialement, opposées (8, 9 ; 23,24) reliées entre des parties adjacentes des surfaces s'étendant radialement précitées, (b) un lobe (10, 11, 12, 13 ; 25,26, 27,28) étant formé à chacun des quatre coins définis entre les surfaces adjacentes précitées, (c) la surface extérieure de chacun de ces lobes sous leur forme libre étant d'un contour regulier et de forme arquée, (d) une surface du jeu de deux surfaces opposées s'étendant généralement axialement comportant au moins une paire de lobes de scellage annulaires espacés, chacun avec un extérieur de forme convexe,

   au contour régulier agencé entre les lobes de coin adjacents à cette sur- face et sous sa forme libre s'étendant sur une courte distance vers l'extérieur au-delà des lobes de coins adjacents précités, (e) l'autre surface du jeu de deux surfaces opposées s'étendant genera- lement axialement comportant un lobe de scellage annulaire s'éten- dant vers l'extérieur avec un extérieur de forme convexe et au contour regulier agencé entre les lobes de coin adjacents à cette autre surface et sous sa forme libre s'étendant vers l'extérieur au-delà des lobes de coin adjacents précités, et (f) chacune des surfaces du jeu de deux surfaces opposées s'étendant généralement radialement étant concave.

   2. Structure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le dernier lobe de scellage annulaire agencé de façon intermédiaire est disposé entre la paire de lobes de scellage annulaires espacés.

   3. Structure suivant la revendication I, caractérisée en ce que l'anneau comporte une surface diamétrale s'étendant axialement, intérieure et en ce que la paire de lobes de scellage annulaires espacés est disposée sur celle-ci et s'étend radialement vers l'intérieur <Desc/Clms Page number 8> EMI8.1 à-partir de celle-ci.-- 4. Structure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chacun des lobes de scellage de la paire précitée est disposé - -à--une distance égale de son lobe de coin adjacent.

   5. Structure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les lobes de scellage de la paire précitée sont chacun séparés de leur lobe de coin adjacent et l'un par rapport à l'autre par une concavité peu profonde à Ja surface de l'anneau supportant celle-ci.

   6. Structure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'extérieur de forme convexe de chaque lobe de la paire EMI8.2 de lobes de scellage annulaires emerge de façon reguliere à chacun de ses côtés avec une concavité peu profonde à la surface de l'anneau d'où partent les lobes.

   7. Structure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les surfaces s'étendant radialement (6, 7 ; 21, 22) sont concaves et en ce que l'une des surfaces s'étendant axialement (8, 9 ; 23,24) comporte une paire de lobes de scellage annulaires espaces axialement s'étendant vers l'extérieur à partir de celle-ci et circonfé- rentiellement suivant celle-ci et en ce que l'autre des surfaces s'eten- dant axialement (8, 9 ; 23,24) précitées comporte un seul lobe de scellage annulaire s'étendant vers l'extérieur ä partir de celle-ci EMI8.3 - - et circonférentiellement suivant celle-ci.

   8. Structure suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le lobe de scellage isolé est agencé axialement entre la paire de lobes précitée.

   9. Structure suivant la revendication 7, caractérisée en ce que l'aire entre ia paire de lobes de scellage espacés est concave suivant une ligne s'étendant circonferentleliement sur l'anneau précité à mi-distance entre cette paire de lobes.

   10. Structure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chacun des jeux précités de surfaces est de forme concave et en ce que chaque surface de l'autre des paires précitées de surfaces supporte au moins un lobe de scellage annulaire s'étendant vers <Desc/Clms Page number 9> l'extérieur et circonferentiellement, i'une des surfaces de la paire citée en dernier lieu comportant une paire de ces lobes annulaires espacés mutuellement, l'autre des surfaces de la paire citée en dernier lieu ne comportant-quun-de--ces lobes annulaires.

   11. Structure suivant la revendication 10, caractérisée en ce que le lobe annulaire cité en dernier lieu est positionné de façon opposée et entre la paire de lobes annulaires sur la surface opposee. EMI9.1 i2. Structure suivant ia reveiidluatiuii iü, en ce que les aires de chaque côté du lobe cité en dernier lieu sont concaves et ont un rayon de concavité inférieur au rayon des concavités des surfaces concaves citées en premier lieu.

   13. Structure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chacun des lobes annulaires précités a la même dimension EMI9.2 et la même forme.

   14. Structure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chacun des lobes intermédiaires annulaires précités s'étend vers l'extérieur sur la même distance au-delà de ses lobes de coin adjacents.

   15. Structure suivant la revendication l, caractérisée en ce que chacun des lobes de coin précités a la même dimension et la meme forme et en ce que chacun des lobes intermédiaires annulaires précites a la même dimension et la même forme et en ce que chacun des lobes de coin précités est plus grand que les lobes intermédiaires annulaires précités.

   16. Structure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les lobes de coin sont de forme convexe et en ce que le rayon de chacun est de l'ordre de 18 % des dimensions radiales transversales de l'anneau précité.

   17. Structure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les lobes de coin sont de forme convexe et en ce que chacune des surfaces de l'autre jeu de deux surfaces opposées est concave et a un rayon de t'ordre de 2 fois le rayon de chacun des- lobes de coin précités.

   18. Structure suivant la revendication t, caractérisée en ce que les lobes agencés de façon intermédiaire sous leurs formes <Desc/Clms Page number 10> libres s'étendent vers l'extérieur au-delà des lobes de coin sur une distance de l'ordre de 8 % des dimensions transversales radiales de l'anneau précité.

   19. Structure suivant Ja revendication t, caractérisée en ce que la saillie volumétrique des lobes agences de façon intermédaire au-delà des limites extérieures du restant de l'anneau est inférieure aux concavités volumétriques combinées adjacentes à ces lobes.

   20. Ressort à gaz comprenant : (a) un cylindre (35) comportant une ouverture à l'une de ses extrémités; (b) un piston monté à l'intérieur du cylindre (35) pour un mouvement de coulissement relatif longitudinal dans celui-ci ; EMI10.1 (c) une tige de piston (37) supportant le piston et s'étendant le long du cylindre (35) et extérieurement par J'ouverture précitée;

   (d) ce cylindre (35) comportant des surfaces de scellage intérieures adjacentes a l'ouverture d'extrémtté et entourant la tige de piston (37) ; et (e) un anneau de scellage (5) entourant la tige de piston (37) et s'appuyant contre les surfaces de sceHage intérieures précitées du cylindre (35) pour étanchéifier de façon efficace les gaz à haute pression à l'intérieur de celui-ci ;

   (f) l'anneau de scellage (5) sous sa forme libre étant uniforme et de configuration transversale généralement rectangulaire et compor- EMI10.2 tant-un-jeu de deux surfaces concaves s'tendant-gsnaratementradialemen opposées et un jeu de deux surfaces s'étendant généralement axialement, opposées, reliées entre des parties adjacentes de ces surfaces s'étendant radialement ; (g) un lobe de scellage formé ä chacun des quatre coins définis entre les surfaces adjacentes précitées; (h) la surface extérieure de chacun de ces lobes sous leur forme libre étant d'un contour régulier et de forme arquée;

   (i) cet anneau (5) comportant une surface de scellage diamétrale intérieure comportant une paire de lobes de scellage annulaires espaces axialement sous compression eL s'appuyant contre la surface extérieure de la tige de piston (37) en relation d'étanchéité, <Desc/Clms Page number 11> chacun de ces-tobes de scellage sous sa - forme- libre comportant un extérieur de forme convexe au contour régulier agencé entre les lobes de coin adjacents à celui-ci et s'étendant sur une courteolstance-vers l'extérieur au-delà des lobes de coin adjacents précités;

   (j) cet anneau (5) comportant une surface de scellage diamétrale extérieure comportant un seul lobe de scellage annulaire s'étendant sous compression suivant sa circonférence et qui sous sa forme libre comporte un extérieur de forme convexe au contour régulier agencé entre ses lobes de coin adjacents et s'étendant sur une courte distance vers l'extérieur au-delà de ceux-ci.

   21. Structure suivant la revendication 20, caracté- risée en ce que le lobe de scellage supporté par la surface de scellage diamétrale extérieure est agencé axialement entre la paire de lobes de scellage supportée par la surface diamétrale intérieure précitée.

   22. Structure suivant la revendication 20, caracté- risée en ce que les lobes annulaires agencés de façon intermédiaire sous leur forme libre s'étendent vers l'extérieur au-delà de leurs lobes de coin adjacents sur une distance de l'ordre de 8 % des dimen- sions transversales radiales de l'anneau (5).

   23. Structure suivant la revendication 20, caracté- risée en ce que les dimensions diamétrales intérieures de l'anneau (5) sous sa forme libre ne sont que légèrement inférieures au diamètre de la tige (37).

   24. Structure suivant la revendication 20, caracté- risée en ce que les dimensions diamétrales intérieures de l'anneau , (5) sous sa forme libre sont légèrement inférieures au diamètre de la tige (37) et en ce que les dimensions extérieures du lobe de scellage annulaire supporté par la surface diamétrale extérieure de l'anneau (5) sous sa forme libre excèdent légèrement les dimensions intérieures du cylindre (5), de teile sorte que les lobes annulaires supportés par la surface diamétrale intérieure de l'anneau (5) soient maintenues sous compression-sur la tige-(37).