<B>Dispositif d'étanchéité pour installation hydraulique</B> La présente invention a pour objet un dis positif d'étanchéité pour installation hydrau lique, disposé entre deux organes susceptibles d'exécuter l'un par rapport à l'autre un mouve ment alternatif rectiligne. Ce dispositif d'étan chéité est destiné notamment aux accumula teurs hydrauliques.
Il est évident que, pour qu'un accumula teur hydraulique ait quelque valeur industrielle, il doit comporter un joint susceptible d'empê cher les fuites de liquide de toutes sortes pen dant des périodes de longue durée, par exemple d'un demi-million de courses alternées. Ce ré sultat doit être obtenu non seulement malgré les pressions extrêmement fortes développées et malgré les mouvements relatifs alternatifs des organes, mais encore parfois dans des condi tions de température élevée et dans une atmo sphère corrosive à température élevée, etc., telles que celles auxquelles sont exposés les res sorts en acier ordinaires.
On parvient à ce résultat à l'aide d'un dis positif d'étanchéité pour installation hydrauli que disposé entre deux organes susceptibles d'exécuter l'un par rapport à l'autre un mou vement alternatif rectiligne, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon placé entre ces organes et fixe par rapport à l'un de ceux-ci au moins dans la direction dudit mouvement alter natif, manchon dont l'extrémité située du côté pression présente une rainure de profil ar rondi de manière à présenter deux lèvres de longueurs différentes, et un élément annulaire élastique disposé entre lesdits organes au voisi nage de ladite extrémité, la lèvre longue étant flexible et adjacente à l'organe mobile par rap port au manchon au moins dans la direction dudit mouvement alternatif,
l'élément élastique étant conformé et disposé de telle façon par rapport auxdites lèvres que, sous l'action de la pression, il vienne se loger dans la rainure de ladite extrémité et s'y déforme en forçant la lèvre longue contre ledit organe mobile, sans s'appuyer lui-même contre ce dernier, et en s'appliquant en revanche lui-même contre l'au tre organe.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, une forme et des variantes d'exécution du dispositif objet de l'invention.
La fig. 1 représente un accumulateur hy draulique connu, muni de deux dispositifs d'étanchéité constituant deux formes d'exécu tion de l'invention.
La fig. .2 est une coupe axiale partielle d'un manchon d'étanchéité que comprend la pre mière forme d'exécution.
La fig. 3 est une coupe partielle, à plus grande échelle, de cette forme d'exécution et représente les positions des éléments de celle-ci pendant le remplissage en liquide de l'accumu lateur et avant que ce dernier commence à fonctionner.
La fig. 4 est une coupe semblable à celle la fig. 3 et représente le dispositif d'étanchéité après la mise sous pression initiale de l'accumu lateur.
La fig. 5 est une coupe axiale partielle, à plus grande échelle, d'une variante du man chon d'étanchéité.
La fig. 6 est une coupe axiale partielle d'un manchon d'étanchéité que comprend la seconde forme d'exécution.
L'accumulateur hydraulique de la fig. 1 comprend un récipient cylindrique 21, fermé à une extrémité, et une tête 22 de support d'un piston 24, se vissant dans l'autre extrémité du récipient. La tête 22 présente un alésage 23 dans lequel le piston peut se déplacer dans les deux sens. Ce piston est retenu dans la tête 22 par un écrou 25 et il présente une tige 28 s'étendant à travers l'écrou hors de la tête et une partie 26 de diamètre réduit. Un disposi tif d'étanchéité 30 est disposé entre ladite par tie 26 et l'alésage 23 de la tête et y est retenu par un chapeau 27 qui est monté avec jeu dans l'alésage 23 et vissé sur le piston par un filetage 29.
Le dispositif d'étanchéité comprend un manchon 35 (fig. 2) relativement rigide, de préférence en matière plastique, par exemple en nylon ou en matière vinylique de haute ré sistance et à faible coefficient de frottement, et une bague élastique 36 en caoutchouc mou, de -section circulaire.
Le manchon 35 est de forme générale cy lindrique. On obtient les meilleurs résultats en donnant au manchon une longueur au moins égale à la moitié de son diamètre externe et une épaisseur d'environ un cinquième de sa longueur. Il présente à son extrémité intérieure une rainure 37 de profil arrondi, dont la face extérieure 39 est plus longue que la face inté rieure 38 et généralement un peu plus longue que l'épaisseur de la section transversale du manchon. Le manchon présente ainsi deux lèvres de longueurs différentes, la lèvre exté rieure 45, en forme générale de V, qui est la plus longue, étant suffisamment mince pour être flexible.
Les faces 38 et 39 de la rainure sur lesquelles est destinée à s'appuyer la bague 36 font des angles<I>A</I> et<I>B</I> de 20 , ou un peu plus aigus, avec les faces intérieure et exté rieure 41 et 40 respectives du manchon, de fa çon à pouvoir bloquer entre elles la bague 36, ainsi qu'on le verra plus loin.
La face intérieure 41 du manchon 35 est cylindrique et laisse subsister du jeu entre elle et la partie 26 de diamètre réduit du piston 24 lorsque le manchon n'est pas en position d'étanchéité. La face extérieure 40 du manchon est à gradin, son diamètre étant plus grand dans la portion 42 voisine de l'extrémité intérieure du manchon et plus petit dans la partie res tante 43.
Cette réduction d'épaisseur de la partie 43 a pour but de diminuer la surface du manchon qui est en contact avec l'alésage 23 et par con séquent de réduire au minimum les pertes par frottement provoquées par le coulissement du manchon 35 dans l'alésage 23. Bien entendu, au lieu de réduire brusquement l'épaisseur du manchon de la portion 42 à la partie restante 43, on peut donner audit manchon une légère conicité à partir d'un point juste au-dessous de la lèvre 45, de façon à ce que son épaisseur soit minimum à son extrémité inférieure.
Il convient maintenant de considérer l'ap plication du manchon décrit ci-dessus au dis positif d'étanchéité. Il y a lieu de se reporter d'abord à la fig. 3 qui représente les positions initiales des deux éléments 35 et 36 par rap port à la paroi de l'alésage 23 de la tête 22 et à la partie de diamètre réduit 26. On remar quera que, dans les positions initiales, avant tout mouvement du piston dans l'alésage, la bague 36 n'est pas encore entrée dans la rai nure 37 du manchon 35, mais s'applique étroi tement contre l'alésage 23 et contre la partie de diamètre réduit 26, en formant un joint en tre eux.
On remarquera de plus que le man chon 35 n'est pas en contact avec l'alésage 23 et qu'il existe en réalité entre eux un intervalle 65, évidemment moins large en face de la por- tion 42 qu'en face de la partie 43. Il existe également un intervalle 66 entre la face inté rieure 41 du manchon 35 et la partie de dia mètre réduit 26.
La fig. 4 représente les positions relatives des éléments lorsque la charge préliminaire ini tiale a été appliquée sur le piston, ces positions relatives étant les mêmes que celles que les élé ments occupent pendant toute la durée du cycle de fonctionnement du dispositif. On remar quera que la bague 36 n'est plus en contact avec l'alésage 23, mais qu'elle est entièrement contenue entre la lèvre 45 du manchon 35 et la partie de diamètre réduit 26 du piston 24. La bague 36 reste dans cette position pendant tous les mouvements ultérieurs du dispositif.
La bague est fortement coincée dans la rainure 37 (ou dans la rainure du manchon 55), en contact étroit avec la partie de diamètre réduit 26 du piston 24, de façon à empêcher les fuites du liquide compressible du dispositif de haut en bas le long de la partie de diamètre réduit 26, ce qui constitue une importante caractéris tique de cet élément, puisqu'il est possible sous pression, en particulier sous faible pression, de laisser subsister l'intervalle 66 entre la paroi intérieure du manchon 35 et la surface exté rieure de la partie 26, et que si cette bague 36 n'existait pas, une fuite se produirait le long de la partie de diamètre réduit 26 par l'intervalle 66, en empêchant le dispositif de fonctionner.
On voit que la bague 36 sert aussi dans cette position de moyen auxiliaire exerçant une pression du dedans en dehors contre la lèvre 45 du manchon 35, qui est ainsi poussée en contact étroit d'étanchéité avec l'alésage 23. Cette action auxiliaire est extrêmement impor tante aux basses pressions initiales, car en son absence, des quantités de fluide infimes pas seraient le long de la face extérieure 40 de la lèvre 45 en donnant lieu à des fuites progressi ves et en empêchant finalement le dispositif de fonctionner.
On remarquera de plus que, lorsque la pression augmente, la matière du manchon 35 se déforme et assure en réalité l'étanchéité également le long de sa face intérieure 41, c'est- à-dire le long de la partie 26, fig. 4. En fait, sous une pression beaucoup plus forte, de l'or dre de 1400 kg/cm2, l'intervalle, représenté à la fig. 4 entre le manchon 35 et l'alésage 23, derrière la lèvre 45, se remplit complètement par la déformation de cette matière.
Dans le manchon 55 de la fig. 5, les faces extérieure 56 et intérieure 57, cylindriques et parallèles sur toute la longueur du manchon, sont fortement coincées entre l'alésage 23 et la partie de diamètre réduit 26 du piston 24, ce qui donne lieu à une perte par frottement qui, quoique peu importante dans certaines appli cations, est grave lorsque les pressions ascen dantes et descendantes du dispositif doivent être les mêmes. Le manchon 35 de la fig. 4 est indispensable dans une application dans la quelle les pressions ascendantes et descendan tes doivent être les mêmes, quoiqu'il soit un peu plus coûteux à fabriquer.
Les manchons décrits permettent d'assurer une étanchéité efficace sous toutes les pressions susceptibles d'exister dans le dispositif et qui peuvent varier d'une faible charge initiale jus qu'à de fortes valeurs, par exemple de l'ordre de 700 kg/cm2 au début jusqu'à une valeur maximum de 1500 à 3500 kg/cm2.
Le dispositif d'étanchéité représenté com prend un régulateur de force ou dispositif de compensation des pertes de force ou de réglage des efforts, désigné d'une manière générale par 100, fig. 1. Ce régulateur comporte un piston réglable 101 qui se visse dans l'extrémité fer mée du récipient cylindrique 21 et fait varier le volume intérieur du dispositif de façon à faire varier les efforts exercés par le piston 24 en modifiant le volume intérieur du récipient 21.
Le piston 101 fonctionne dans un dispositif d'étanchéité 130, fig. 1 et 6, qui est semblable au dispositif d'étanchéité 30, mais dans lequel le manchon 135 comporte une lèvre intérieure 145 qui s'applique contre la face où se produit un mouvement relatif et qui, dans ce cas, est intérieure et non extérieure.
Le manchon 135, comme les manchons 35 et 55 décrits ci-dessus, est de forme générale cylindrique et comporte à son extrémité inté rieure une rainure 137 de forme arrondie dont les côtés sont de longueurs inégales. Cette rai nure reçoit une bague torique comme dans les formes d'exécution décrites ci-dessus. Mais le côté long de la rainure 137 du manchon 135 est situé à l'intérieur et le côté court à l'exté rieur. La lèvre intérieure 145 rend étanche le contact mobile entre le piston réglable 101 et le récipient et une lèvre extérieure<B>138,</B> plus courte, est en contact étanche statique avec la paroi du récipient.
La bague torique (non représentée), comme dans les formes d'exécution antérieures, sert à appliquer la lèvre intérieure 145 contre la face en regard.
Le diamètre intérieur du manchon 135 est plus grand sur la majeure partie de sa longueur et sa face intérieure 143 est en retrait par rap port à la portion de plus grand diamètre 142 de la lèvre 145. La face extérieure 141 de ce manchon est cylindrique et de même diamètre sur toute sa hauteur.