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Procédé de fabrication de garnitures d'étanchéité et @ garnitures ainsi obtenues.
La présente invention a essentiellement pour objet un procédé de fabrioation de garnitures d'étanchéité présentant une lèvre sensiblement circulaire élastique, destinée à s'appliquer contre une surface concave ou convexe afin de former un joint étanche entre deux capacités adjacentes.
On sait que les garnitures de ce genre sont soumises à une très grande usure, notamment dans le cas où elles sont disposées entre deux organes qui se trouvent en mouvement relatif rapide l'un par rapport à l'autre et où la garniture sert à séparer des espaces dans lesquels règnent des pressions différentes. Pour cette raison, on a déjà proposé de réduire la surface de contact de la lèvre élastique de la garniture. A cet
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effet, on a construit des garnitures dont la face de contact est dégagée depuis le talon de centrage sur presque toute la hauteur de la lèvre circulaire élastique de manière à former sur le bord libre de cette lèvre une bande de contaot de très faible hauteur.
D'autre part, on a choisi le dimaètre de cette lèvre circulaire d'une façon telle qu'à l'état libre, c'est-à-dire avant le montage de la garniture, il soit légèrement inférieur au diamètre de la surface convexe ou légèrement supérieur au diamètre de la surface concave sur laquelle cette lèvre est destinée à s'appliquer. Cette façon de faire a pour effet d'appli- quer énergiquement le bord libre de la lèvre élastique, avec une tension préalable, contre la surface de contact et d'assurer par conséquent un contact parfait sur unetrès faible hauteur. Etant donné les dimensions de la bande libre de la lèvre, ce contact peut être considéré pratiquement comme linéaire.
On voit que de cette manière l'ensemble des actions, provenant de la tension préalable de la lèvre élastique et des différences de pression agissant sur cette lèvre, est en quelque sorte concentré sur le tranchant du bord.libre de la lèvre, de telle sorte que ce contact sensiblement linéaire assure une étanchéité parfaite.
Toutefois, le bord libre de la lèvre élastique de la garniture est soumis à des efforts exceptionnels qui peuvent produire une usure très considérable. Pour éviter que cette usure n'ait pas pour effet d'affecter l'étanchéité et d'augmenter les frottements, on donne au bord libte de la lèvre de contact
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une forme biseautée ou encore, en coupe, la forme d'un bec ou analogue, la face inclinée de ce bec formant avec la surface de contact de la lèvre un angle compris, de préférence, entre, 30 et 60 . Il en résulte qu'après usure, l'angle ne varie pas et que le beo de la lèvre assure en permanence un contact sensiblement linéaire.
Or, la fabrication de garnitures de ce genre, qui sont des- tinées particulièrement à des dispositifs dans lesquels il faut assurer une étanchéité absolue même dans les cas de différenoes de pression très élevées (pouvant atteindre plus de 1000 kgs. par cm2 comme par exemple dans des amortisseurs, des accumulateurs oléopneumatiques utilisés sur les avions ou dans d'autres dispositifs) a été jusqu'ici assez délicate et difficile.
La présente invention a pour objet de remédier à cet état de choses et se rapporte principalement à un procédé permettant de fabriquer des garnitures d'étanchéité de ce genre d'une manière très simple et économique. Ce procédé est remarquable, notamment, en ce qu'il consiste à produire un écrouissage mécanique de l'extrémité libre de la lèvre destinée à former le joint proprement dit, ce qui confère à cette extrémité libre, une résistance considérable assurant des conditions de fonction- nement sur et durable.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste à préparer d'abord, à partir d'une barre, d'un tube métallique ou analogue introduit dans le manchon ou dans le mandrin d'un tour par exemple, une ébauche d'une garniture à lèvre élastique, dont la section diminue progressivement à partir de sa racine jusqu'à son bord libre, le diamètre de cette lèvre étant choisi d'une façon telle que le contact ultérieur avec l'élément mobile se fasse avec les tolérances habituelles ( jeu de montage habituel), à couper ensuite, à l'aide d'un
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outil approprié, tel qu'un diamant par exemple, l'extrémité du bord libre de cette lèvre de façon à former un biseau ou une sorte de bec en coupe transversale présentant du coté opposé à la surface de contact, une surface inclinée conique,
et enfin à déformer l'extrémité libre de la lèvre soit avec le même outil de coupe, soit avec un autre organe convenable, de façon à produire un écrouissage et former une faible saillie (par exemple, de l'ordre de 1/10 ou 2/10 m/m pour une garniture ayant un diamètre de l'ordre de 40 à 50 m/m.) sur la surface de contact de la lèvre.
La pièce ainsi préparée est prête à être montée. On voit que les diverses opérations de fabrication de cette garniture prévues d'après le procédé suivant l'invention sont très simples et permettent ainsi une fabrication très économique à grande échelle.
Les garnitures obtenues suivant ce procédé présentent de plus par rapport aux garnitures de ce genre connues jusqu'ici le grand avantage que l'extrémité libre de la lèvre élastique qui forme le contact assurant l'étanchéité présente une résistance mécanique plus élevée que les autres parties de la garniture en raison de l'écrouissage dû à la déformation de cette extrémité qui forme aussi la saillie sur le bord libre ayant en coupe l'aspect d'un bec.
Cleà présente un intérêt primordial étant donné que c'est précisément ce bord libre, comme on l'a vu plus haut, qui est soumis en service aux plus grands efforts,
L'invention vise également à titre dé produit industriel nouveau, la garniture obtenue suivant le procédé précité. bans le dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, on a montré d'une façon schématique, les diverses phases du proche conforme à l'invention.
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La fige 1 montre le montage de la pièce à travaillet dans un tour ;
Les figures 2 à 4 montrent en coupe transversale les trois aspects successifs de la lèvre travaillée ; la Fig. 5 montre le montage le la lèvre en contact avec la paroi de frottement.
Comme on le voit sur la figure 1, la pièce à travailler 1 à partir de laquelle on veut former la garniture en question, telle qu'une barre, un tube, un cylindre métallique ou analogue est serrée entre les mâchoires 2 d'un tour. Sur la figure 1, on a supposé que la garniture était déjà ébauchée à partir d'une barre ronde dont on a évidé la partie oentrale pour former la lèvre 3. On remarquera que la section de la lèvre diminue progressivement depuis la base 4 jusqu'à l'extrémité libre 5. Le diamètre extérieur de la lèvre a est choisi de façon que la surface cylindrique extérieure de la garniture s'applique contre la surface sur laquelle elle doit frotter avec les tolétances (le jeu) de glissement habituels.
La figure 2-.montre plus en détail une lèvre ébauchée après l'a première phase de fabrication. Comme on le voit, la section de la lèvre 3 présente alors une forme triangulaire, le commet 5 du triangle étant le bord libre de la 1ètre. L'angle [alpha] est de préférence de 8 à 15 environ par exemple, pour des différences de pression allant de 0 à 500 Kgs. Bien entendu, on prend soin que la lèvre ait une certaine épaisseur qui lui confère @ une tenue convenable. Cet angle est en général choisi d'autant plus grand que le diamètre ou la différence de pression régnant dans les deux espaces à séparer par la garniture, ou les deux à la fois, sont plus grands.
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On coupe ensuite cette extrémité libre de la lèvre à l'aide d'un outil approprié, de préférence une fraise à diamant de façon à donner à la lèvre , en section, une forme quadrangulaire, la quatrième face 6 formée par ce fraisage étant inclinée de façon à former avec la surface de contact 3a un an- gle [alpha]compris de préférence entre 30 et 60 .
Ensuite, on exerce sur la surface 6 du bord libre de la lèvre uhe pression dans le sens de la flèche f; par exèmple au moyen de l'organe de coupe lui-même ou à l'aide d'un autre organe approprié. Ce dernier organe peut par exemnle comprendre une molette ou une petite roue mobile montée sur l'extrémité qui fait contact avec la garniture en vue de réaliser la déformation en question. Le pourtour de cette molette ou de cette roue est lisse et elle se trouve placée par rapport à la garniture d'une façon telle, qu'elle puisse rouler tout le long de don bord en provoquant la saillie et la déformation désirée.
Ceci peut avoir de l'importance, lorsque la garniture est montée sur un tour et lorsque l'on désire obtenir la déformation tout en continuant à faire tourner la pièce sur le tour. Cette façon de faire est très économique et simple, et de plus, ne crée aucun risque d'arrachement de la matière constituant la lèvre. Bien entendu, l'outil à molette sera appliqué contre la garniture avec la pression désirée.
La pression employée provoque une déformation de la partie extrême 7 de la lèvre, de façon que celle-ci forme en quelque sorte un bec qui fait saillie, comme on le voit sur la figure 4, par rapport au plan de la surface de contact 3a de la lèvre.
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Cette déformation a pour effet non seulement de créer le bec 7a, mais aussi de provoquer un édrouissage de la partie extrême 7 de la lèvre. Le nétal de la garniture présente alors à cet endroit une dureté et une rigidité plus élevées.
Lorsque l'on monte ensuite la garniture sur les organes entre lesquels on veut obtenir un joint étanohé, la lèvre 3 se courbe légèrement au-dessous de la partie extrême écrouie, comme on le voit sur la figure 5. En effet, le bec 7 faisant saillie sur la surface 3a est repoussé par la surface de contact 8a de l'organe 8.
Ainsi, il se forme un petit espace libre entre les surfaces 3a et 8a au-dessous du bec 7, et ce n'est que le tranchant 7a de ce bec qui s'applique avec force contre la surface de contact 8a et assure par conséquent l'étanchéité désirée.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode d'exécution représenté et décrit qui n'a été donné qu'à titre d'exemple.
Ainsi, la garniture peut être réalisée en une matière élastique quelconque, en particulier en métal ou alliage approprié, tel que du bronze, du bronze au nickel, au gluoinium, du bronze d'acier, ou autres métaux ou alliages appropriés (argent, laiton, cuivre etc...). On peut aussi prévoir une garniture en caout- chouc ou analogue dans laquelle l'extrémité de la lèvre serait métallisée.
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A method of manufacturing sealing gaskets and @ gaskets thus obtained.
The object of the present invention is essentially a process for the production of gaskets having a substantially circular elastic lip, intended to be applied against a concave or convex surface in order to form a tight seal between two adjacent capacitors.
It is known that linings of this type are subject to very great wear, in particular in the case where they are arranged between two members which are in rapid relative movement with respect to one another and where the lining serves to separate spaces in which different pressures reign. For this reason, it has already been proposed to reduce the contact surface of the elastic lip of the lining. In this
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Indeed, we built linings whose contact face is released from the centering heel over almost the entire height of the elastic circular lip so as to form on the free edge of this lip a contaot band of very low height.
On the other hand, we chose the dimaeter of this circular lip in such a way that in the free state, that is to say before the fitting of the gasket, it is slightly less than the diameter of the surface. convex or slightly greater than the diameter of the concave surface on which this lip is intended to be applied. This procedure has the effect of energetically applying the free edge of the elastic lip, with a preliminary tension, against the contact surface and consequently ensuring perfect contact over a very low height. Given the dimensions of the free band of the lip, this contact can be considered practically linear.
We see that in this way all the actions, coming from the preliminary tension of the elastic lip and the pressure differences acting on this lip, are in a way concentrated on the cutting edge of the free edge of the lip, in such a way that this substantially linear contact ensures a perfect seal.
However, the free edge of the elastic lip of the lining is subjected to exceptional forces which can produce very considerable wear. To prevent this wear from having the effect of affecting the seal and increasing the friction, the free edge of the contact lip is given
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a bevelled shape or, in section, the shape of a beak or the like, the inclined face of this beak forming with the contact surface of the lip an angle of preferably between 30 and 60. As a result, after wear, the angle does not vary and that the beo of the lip permanently ensures a substantially linear contact.
However, the manufacture of gaskets of this type, which are intended particularly for devices in which it is necessary to ensure absolute tightness even in the case of very high pressure differences (which can reach more than 1000 kgs. Per cm2, for example, in shock absorbers, oleopneumatic accumulators used on airplanes or in other devices) has hitherto been quite delicate and difficult.
The object of the present invention is to remedy this state of affairs and relates mainly to a process for manufacturing seals of this kind in a very simple and economical manner. This process is remarkable, in particular, in that it consists in producing a mechanical work hardening of the free end of the lip intended to form the seal proper, which gives this free end considerable strength ensuring operating conditions. - safe and durable.
According to another characteristic of the invention, the method consists in first preparing, from a bar, a metal tube or the like introduced into the sleeve or into the mandrel of a lathe, for example, a blank of 'an elastic lip seal, the section of which gradually decreases from its root to its free edge, the diameter of this lip being chosen in such a way that the subsequent contact with the movable element is made within the tolerances usual (usual assembly set), then cut using a
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appropriate tool, such as a diamond for example, the end of the free edge of this lip so as to form a bevel or a kind of beak in cross section having on the side opposite to the contact surface, a conical inclined surface,
and finally to deform the free end of the lip either with the same cutting tool, or with another suitable member, so as to produce a work hardening and form a small projection (for example, of the order of 1/10 or 2/10 m / m for a lining having a diameter of the order of 40 to 50 m / m.) On the contact surface of the lip.
The part thus prepared is ready to be assembled. It can be seen that the various operations for manufacturing this lining provided according to the method according to the invention are very simple and thus allow very economical manufacture on a large scale.
The gaskets obtained according to this process also have, compared with gaskets of this type known hitherto, the great advantage that the free end of the elastic lip which forms the contact ensuring the seal has a higher mechanical resistance than the other parts. of the lining due to the strain hardening due to the deformation of this end which also forms the projection on the free edge having in section the appearance of a spout.
Cleà is of primary interest given that it is precisely this free edge, as we saw above, which is subjected in service to the greatest forces,
As a new industrial product, the invention also relates to the filling obtained according to the aforementioned process. In the appended drawing, given only by way of example, the various phases of the close according to the invention have been shown in a schematic manner.
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Fig. 1 shows the assembly of the workpiece in a lathe;
Figures 2 to 4 show in cross section the three successive aspects of the worked lip; Fig. 5 shows the assembly with the lip in contact with the friction wall.
As seen in Figure 1, the workpiece 1 from which it is desired to form the lining in question, such as a bar, a tube, a metal cylinder or the like is clamped between the jaws 2 of a lathe . In Figure 1, it is assumed that the lining was already blank from a round bar whose central part has been hollowed out to form the lip 3. It will be noted that the section of the lip decreases progressively from the base 4 to at the free end 5. The outer diameter of the lip a is chosen so that the outer cylindrical surface of the seal rests against the surface on which it must rub with the usual sliding tolerances (play).
Figure 2-.shows in more detail a lip blank after the first phase of manufacture. As can be seen, the section of the lip 3 then has a triangular shape, the commet 5 of the triangle being the free edge of the 1eter. The angle [alpha] is preferably from 8 to 15 approximately, for example, for pressure differences ranging from 0 to 500 kg. Of course, care is taken that the lip has a certain thickness which gives it a suitable hold. This angle is generally chosen all the greater as the diameter or the pressure difference prevailing in the two spaces to be separated by the lining, or both at the same time, are greater.
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This free end of the lip is then cut using a suitable tool, preferably a diamond bur so as to give the lip, in section, a quadrangular shape, the fourth face 6 formed by this milling being inclined. so as to form with the contact surface 3a an [alpha] angle preferably between 30 and 60.
Then, pressure is exerted on the surface 6 of the free edge of the lip in the direction of arrow f; for example by means of the cutting member itself or by means of another suitable member. The latter member can for example comprise a wheel or a small movable wheel mounted on the end which makes contact with the lining in order to achieve the deformation in question. The periphery of this wheel or this wheel is smooth and it is placed with respect to the lining in such a way that it can roll all along its edge, causing the desired protrusion and deformation.
This can be important when the lining is mounted on a lathe and when it is desired to obtain the deformation while continuing to rotate the part on the lathe. This way of doing things is very economical and simple, and moreover, does not create any risk of tearing of the material constituting the lip. Of course, the roller tool will be applied against the packing with the desired pressure.
The pressure employed causes a deformation of the end part 7 of the lip, so that the latter in a way forms a beak which protrudes, as can be seen in FIG. 4, with respect to the plane of the contact surface 3a of the lip.
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This deformation has the effect not only of creating the spout 7a, but also of causing a hardening of the end part 7 of the lip. The net of the lining then exhibits greater hardness and rigidity at this point.
When the gasket is then mounted on the members between which it is desired to obtain an etanohe seal, the lip 3 curves slightly below the hardened end part, as can be seen in FIG. 5. In fact, the nozzle 7 projecting on the surface 3a is repelled by the contact surface 8a of the member 8.
Thus, a small free space is formed between the surfaces 3a and 8a below the nose 7, and it is only the cutting edge 7a of this nose which applies forcefully against the contact surface 8a and consequently ensures the desired tightness.
Of course, the invention is in no way limited to the embodiment shown and described which has been given only by way of example.
Thus, the lining can be made of any elastic material, in particular of a suitable metal or alloy, such as bronze, nickel bronze, gluoinium, steel bronze, or other suitable metals or alloys (silver, brass , copper etc ...). It is also possible to provide a lining made of rubber or the like in which the end of the lip is metallized.
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