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" Perfectionnements aux rondelles ou garnitures métalliques de joints ".
L'invention est relative aux rondelles ou garnitures (par exemple des tresses) de joints,pour étanoher les joints, par exemple dans les conduites (ou pour l'emploi entre un organe de soupape et son siège), en particulier pour vapeur, air, liquide ou autre milieu fluide à haute pression, ou à vide.
L'invention concerne une rondelle de joint, du type comprenant une chambre métallique creuse de forme annulaire et fermée hermétiquement qui est remplie d'un fluide (par exemple de l'air) et dont les parois sont susoeptibles de céder lorsqu'on applique la pression de serrage dans la formation du joint.
La présente invention comprend une rondelle de joint du type décrit oi-dessus, qui est ohargée primitivement (o'est-à-di re avant qu'auoune pression de serrage soit exercée et lorsque la cavité a encore sa section transver- sale initiale) d'un gaz soumis à une pression supérieure à
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la pression atmosphérique. De préférence, la section trans- versale initiale de la cavité de la chambre creuse est oir- aulaire.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la rondelle ou garniture de joint peut oomprendre deux plaques métalliques annulaires superposées qui sont reliées à joint hermétique par leurs bords périphériques intérieur et e xté- rieur , l'une ou chacune d'elles étant façonnée en relief pour former la chambre creuse susdite.
L'invention comprend aussi dans un joint, par exenple, dans une conduite, la combinaison avec deux faces de serra- ge opposées comportant des moyens pour les tirer l'une oon- tre l'autre , d'une rondelle ou garniture de joint, formée comme décrit ci-dessus et disposée par rapport à ces faces de telle façon que la pression de serrage soit exercée à travers la oavité de la rondelle et que la pression gazeuse initiale dans celle-ci fournisse uneésistance élastique lorsqu'on applique la légère pression de serrage.
L'invention comprend aussi une rondelle ou garniture de joint dans laquelle la mise sous pression gazeuse initiale de la chambre creuse est effectuée en opérant la fermeture hermétique de la chambre creuse dans une atmosphère ambian- te mise elle-même sous pression ou en enfermant dans la ahan- bre creuse des produits chimiques qui sont de nature à en- gendrer un gaz par réaction.
L'invention réside dans l'appréciation que si la chambre creuse d'une rondelle ou garniture destinée à servir dans un joint, est remplie initialement (c'est-à-dire avant
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OLL G(C SP%V1.0.Q de servir entre des faces d'assémblaoe lpposées) d'un gaz sous une pression supérieure à celle de l'atmosphère, une élasticité appréciable peut être donnée aux parois de la chambre creuse pour impartir une grande efficacité à la sou- pape ou un étanchement effectif aùjoint de tuyau, que la rondelle ou garniture d'étanohéité soit employée à des tempé-
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ratures et pressions basses ou hautes.
Différentes formes de réalisation de rondelles ou garinu- res d'étanchéité suivant la présente invention vont être dé- crites en détail ci-après en se référant aux figures 1 à 4 des'dessins .
Parmi ces figures :
Figure 1 est un plan d'une rondelle ou garniture d'étanche/- ité,
Figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 en figure 1,
Figure 3 est une coupe à travers une variante, tandis que
Figure 4 est une vue en plan d'une autre variant e,
Figure 5 est une élévation en coupe d'une soupape à obturation par vissage renfermant une rondelle et une garnitu- re d'étanohéité conformes à l'invention.
Dans toute la desoription les mêmes ohiffres de référenoe désigne les mêmes pièces.
La rondelle 10 représentée en figure 1 est circulaire en plan et présente une ouverture centrale 11. Elle consiste en deux plaques en métal superposées, présentant chacune un anneau saillant 12, formé par pressage, ayant une forme telle que quand les plaques sont placées l'une sur l'autre, il se forme une chambre 13 de section transversale à peu près oir- eulaire entourant l'ouverture oentrale 11. Chaque plaque pré- sente une bride saillante plate 14 à l'extérieur de la ohanr bre et une autre bride -15 à l'intérieur de la chambre et les brides 14,14 et 15, 15 sont scellées ensemble le long de leur bords par brasage, soudage autogène ou non, ou par rivetage.
L'opération de soellement des brides entre elles peut être effectuée dans nne chambre contenant de l'air ou un autre gaz sous pression ou, autrement, on peut enfermer dans la chambre creuse 13 des produits ohimiques de nature à engendrer un gaz par réaction. Les différents produits chimiques peuvent
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être maintenus hors de contact l'un aveo l'autre durant l'opé- ration de scellement en les enfermant dans de la oire ou une autre substanoe convenable.
Dans l'exemple représenté en figure 3, la fermeture herm tique de la chambre creuse 13 est réalisée en retournant les bords des brides 114 et 115 d'une plaque par-dessus les bords correspondants des brides 14 et 15 de l'autre plaque.
Dans l'exemple représenté en figure 4, une rondelle d'é- tanohéité, conforme à l'invention, est fabriquée en oourbant une pièce de matière tubulaire de façon à lui donner une for- me annulaire et en joignant les extrémités par soudage auto- gène ou analogue comme en 16.
Dans la figure 5,la soupape à obturation par vissage com- prend le corps de soupape normal 17, la broche 18, filetée en 24 pour ooopérer avec la soupape 21, la plaque de fermeture 19, et la boite à bourrage 20.
Entre la plaque de fermeture 19 et le corps de. soupape 17 est disposée une rondelle 23 oonforme à la construction représentée en figure 4. Lorsqu'on utilise cette rondelle, l'endroit soudé en 16 est naturellement aplani. Les faces de serrage opposées 26 et 27 sur 19 et 17 déforment la rondel- le 23 qui oontient du gaz sous une pression supérieure à la pression atmosphérique et qui s'adapte à toutes les inégalités des faoes opposées. Ceci se produit quand la plaque de ferme- ture est vissée dans le corps de soupape 17 au moyen des fi- lets 28.
Entre la soupape 21 et son siège 22 formé dans le corps de soupape 17, est disposa une rondelle 23 similaire quant à la construction à la forme représentée en figure4. En oom- binaison abec la soupape 21 la rondelle 23 fonne un joint hermétique efficace quand la soupape est pressée sur)son siège Grâce à la hautè pression à l'intérieur de la rondelle (la pression intérieure dans le présent exemple est de 300 livres anglaises par pouoe carré pour un anneau d'un diamètre exté-
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rieur égal à 3/16 de pouce, de tuyau de calibre 21) un degré d'élasticité est donné aux parois de l'anneau et la pression intérieure avec les chiffres ci-dessus donne un retour d'en- viron 0,
010 pouce après que la rondelle a été réduite à la moitié de son diamètre extérieur initial par serrage entre la soupape 21 et son siège 22.
Pour fabriquer la rondelle, on peut enployer tout métal qui est suffisamment élastique pour $ fournir une résistance élastique dans la paroi de la chambre creuse de la rondelle quand la chambre creuse est remplie d'un élément sous pres- sion. Suivant l'invention, on a employé du ouivre massif étiré présentant une cavité ou alésage de section transversa- le circulaire d'un calibre dépendant de l'usage particulier auquel la soupape est destinée. pour des joints de grands tuyaux, on a utilisé/suivant l'invention, des tubes de cuivre d'un diamètre extérieur égal è 1/4 à 5/16 de pouce anglais, de calibre 18. Ces dimensions particulières sont simplement données à titre d'exemple, puisque la pression intérieure- doit seulement être assez hau- te pour donner un degré d'élasticité avec n'importe quel ca- libre de cuivre donné.
On peut employer du tube beauooup plus mince que celui spéoifié, avec une diminution correspon- dante de la pression intérieure, et les mêmes résultats peu- vent être obtenus en pratique en ce qui concerne l'élastici- té. La paroi de la chambre creuse doit, toutefois, avoir, surtout quand la rondelle d'étanchéité est utilisée dans une soupape , une certaine quantité de substance pour lui permet- tre de résister à la fatigue et à l'usure ordinaires causées par le déplacement de l'organe de soupape sur son siège pen- dant le fonctionnement de la soupape ou lors de la formation et de la rupture d'un joint de tuyau. Pour tous les usages pratiques ordinaires, une pression de 20 livres anglaises par pouoe carré au.'intérieur de la chambre creuse est inadé- quate,
exoepté lorsque la matière de la rondelle est très
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mince, et il n'est possible de rendre mince la matière du relation tuyau que quand la oonduite en solution-avec laquelle la ron- delle est utilisée supporte une très faible pression et est soumise à une fatigue et une usure très minimes On a em- ployé des tubes en nickel et en métal " Monel " , mais des pressions intérieures plus élevées que 300 livres anglaises par pouoe carré sont nécessaires pour donner aux parois de rondelles de ce genre l'élasticité désirable de 0,010 pouce.
La section transversale de la ohambre creuse est de préférence circulaire, mais dans certains cas une section transversale en forme de losange ou d'ellipse donnera des résultats satisfaisants .
Au lieu d'être remplie complètement de gaz, la chambre fermée hermétiquement peut oontenir en plus du gaz, une matière de remplissage telle que le caoutchouc.
Les parties métalliques des rondelles peuvent être ame- nées à leur forme de toute manière oonvenable, tell(que pressage, reoourbage ou tournage, et le scellement peut aussi être fait de toute manière convenable, telle que soudage autogène, soudage par apport de matière, brasage, reoourbage ou rivetage.
On a constaté qu'une rondelle ou garniture d'étan- ohéité, telle qu'elle est prévue par la présente invention est extrêmement efficace, étant donné que les parois de la chambre fermée oèdent aisément aux surfaces inégales, oepen- dant qu'elles se moulent en raison de la pression intérieure jusqu'à ce qu'elles se conforment aux surfaces avec lesquel- les elles sont en contact, et que par conséquent des hautes
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ole. -1 e /I..e- pas pressions d'assemblée ne sont/nécessaires.
Un anneau de renforcement peut être introduit dans la ohambre pour limiter la compression admissible de la rondel- le ou garniture d'étanohéité.
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"Improvements to washers or metal gaskets for joints".
The invention relates to washers or gaskets (for example braids) for gaskets, for sealing gaskets, for example in pipes (or for use between a valve member and its seat), in particular for steam, air , liquid or other fluid medium at high pressure, or vacuum.
The invention relates to a sealing washer, of the type comprising a hollow metal chamber of annular shape and hermetically closed which is filled with a fluid (for example air) and whose walls are liable to give way when the coating is applied. clamping pressure in the formation of the seal.
The present invention comprises a seal washer of the type described above, which is initially loaded (ie before a clamping pressure is exerted and when the cavity still has its initial cross section). a gas subjected to a pressure greater than
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atmospheric pressure. Preferably, the initial cross section of the hollow chamber cavity is round shaped.
According to another characteristic of the invention, the washer or gasket can include two superimposed annular metal plates which are hermetically sealed by their inner and outer peripheral edges, one or each of them being shaped in relief to form the aforementioned hollow chamber.
The invention also comprises in a joint, for example in a pipe, the combination with two opposite clamping faces comprising means for pulling them one against the other, from a washer or gasket packing. , formed as described above and disposed with respect to these faces such that the clamping pressure is exerted through the cavity of the washer and the initial gas pressure therein provides elastic resistance when light is applied. clamping pressure.
The invention also comprises a washer or gasket in which the initial gaseous pressurization of the hollow chamber is effected by operating the hermetic closing of the hollow chamber in an ambient atmosphere which is itself pressurized or by enclosing in the increase in chemicals which are liable to generate a gas by reaction.
The invention lies in the appreciation that if the hollow chamber of a washer or gasket intended to serve in a gasket, is filled initially (i.e. before
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OLL G (C SP% V1.0.Q to serve between lpposed assembly faces) of a gas under a pressure greater than that of the atmosphere, an appreciable elasticity can be given to the walls of the hollow chamber to impart high efficiency at the valve or an effective seal at the pipe joint, whether the washer or sealant is used at high temperatures.
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erasures and low or high pressures.
Various embodiments of washers or seals according to the present invention will be described in detail hereinafter with reference to Figures 1 to 4 of the drawings.
Among these figures:
Figure 1 is a plan of a washer or seal / - ity,
Figure 2 is a section on line 2-2 in Figure 1,
Figure 3 is a section through a variant, while
Figure 4 is a plan view of another variant e,
Figure 5 is a cross-sectional elevation of a screw-on valve incorporating a washer and an etanoheity packing according to the invention.
Throughout the description the same reference numbers designate the same parts.
The washer 10 shown in Figure 1 is circular in plan and has a central opening 11. It consists of two superimposed metal plates, each having a protruding ring 12, formed by pressing, having a shape such that when the plates are placed the washer 10 is formed by pressing. on top of the other, there is formed a chamber 13 of approximately oir-eular cross section surrounding the central opening 11. Each plate has a flat projecting flange 14 outside the ohanr ber and another flange. -15 inside the chamber and the flanges 14, 14 and 15, 15 are sealed together along their edges by brazing, autogenous welding or not, or by riveting.
The operation of sealing the flanges together can be carried out in a chamber containing air or another gas under pressure or, otherwise, it is possible to enclose in the hollow chamber 13 ohimic products such as to generate a gas by reaction. Different chemicals can
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be kept out of contact with each other during the sealing operation by enclosing them in glass or other suitable substance.
In the example shown in Figure 3, the hermetic closure of the hollow chamber 13 is achieved by turning the edges of the flanges 114 and 115 of one plate over the corresponding edges of the flanges 14 and 15 of the other plate.
In the example shown in FIG. 4, an etanoheity washer, in accordance with the invention, is manufactured by bending a piece of tubular material so as to give it an annular shape and by joining the ends by self-welding. - gene or analog as in 16.
In Fig. 5, the screw-on valve comprises the normal valve body 17, the spindle 18, threaded at 24 to cooperate with the valve 21, the closure plate 19, and the stuffing box 20.
Between the closure plate 19 and the body of. valve 17 is disposed a washer 23 oonforme to the construction shown in Figure 4. When using this washer, the welded area 16 is naturally flattened. The opposing clamping faces 26 and 27 on 19 and 17 deform the washer 23 which contains gas under a pressure above atmospheric pressure and which adapts to all the inequalities of the opposing faoes. This occurs when the closure plate is screwed into the valve body 17 by means of the threads 28.
Between the valve 21 and its seat 22 formed in the valve body 17, there is disposed a washer 23 similar in construction to the form shown in Figure 4. In combination with valve 21 the washer 23 forms an effective hermetic seal when the valve is pressed on) its seat Thanks to the high pressure inside the washer (the internal pressure in this example is 300 English pounds per square inch for a ring of external diameter
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equal to 3/16 of an inch, of 21 gauge pipe) a degree of elasticity is given to the walls of the ring and the internal pressure with the figures above gives a return of about 0,
010 inch after the washer has been reduced to half of its original outside diameter by clamping between the valve 21 and its seat 22.
To fabricate the washer, any metal can be used which is sufficiently elastic to provide elastic resistance in the wall of the hollow chamber of the washer when the hollow chamber is filled with a member under pressure. According to the invention, there has been employed solid stretched thread having a cavity or bore of circular cross-section of a size depending on the particular use for which the valve is intended. for joints of large pipes, there has been used / according to the invention, copper tubing of an outside diameter equal to 1/4 to 5/16 of an English inch, 18 gauge. These particular dimensions are given merely as For example, since the internal pressure only needs to be high enough to give a degree of elasticity with any given copper caliber.
Tubing much thinner than that specified can be used, with a corresponding decrease in internal pressure, and the same results can be obtained in practice with regard to elasticity. The wall of the hollow chamber must, however, have, especially when the sealing washer is used in a valve, a certain amount of substance to enable it to withstand the ordinary fatigue and wear caused by displacement. valve member in its seat during valve operation or when a pipe seal forms and breaks. For all ordinary practical purposes, a pressure of 20 English pounds per square inch inside the hollow chamber is inadequate.
excepted when the material of the washer is very
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thin, and it is only possible to thin the material of the pipe relation when the solution pipe-with which the washer is used withstands a very low pressure and is subjected to very little fatigue and wear. - bent nickel and "Monel" metal tubing, but internal pressures greater than 300 English pounds per square inch are required to give the walls of such washers the desirable elasticity of 0.010 inches.
The cross section of the hollow chamber is preferably circular, but in some cases a diamond or ellipse shaped cross section will give satisfactory results.
Instead of being completely filled with gas, the hermetically sealed chamber may contain, in addition to the gas, a filling material such as rubber.
The metal parts of the washers can be brought to their shape in any suitable way, such as pressing, re-shaping or turning, and the sealing can also be done in any suitable way, such as autogenous welding, welding by material input, brazing, reourbage or riveting.
It has been found that a sealing washer or gasket, as provided by the present invention, is extremely effective, since the walls of the closed chamber readily give way to uneven surfaces, however they are. mold due to the internal pressure until they conform to the surfaces with which they are in contact, and consequently high
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ole. -1 e /I..e- no assembly pressures are / necessary.
A reinforcing ring may be introduced into the chamber to limit the allowable compression of the washer or sealant.