Dispositif d'étanchéité L'invention se rapporte à un dispositif d'étan chéité formant joint étanche entre une tige ou un pis ton coulissant et un cylindre contenant un fluide sous pression, tels que pompes, vérins ou autres.
Il est connu qu'une pression exercée sur une gar niture élastique a pour effet de lui faire subir une réduction de volume dans une proportion qui croît avec la pression et varie suivant la matière constitu tive de la garniture, caoutchouc ou matière plastique, par exemple.
Cette déformation dcs garnitures pré sente généralement, dans un appareil à pression d'uti lisation élevée, certains inconvénients: l'écrasement de la ou des garnitures est susceptible d'altérer le fonc tionnement de l'appareil; leur compression longitu dinale crée une forte composante transversale, qui se traduit par un frottement accru entraînant une usure relativement rapide de ces garnitures et une réduction sensible du rendement de l'appareil.
Le dispositif d'étanchéité, objet de l'invention, est caractérisé en ce qu'il comprend au moins une garni ture en, matière élastique, solidaire d'une armature métallique lui assurant une résistance élevée à la compression longitudinale, et présentant des zones d'encastrement, la garniture comprenant un corps annulaire de faible épaisseur, s'étendant sur une sur face circulaire de l'armature et pourvu de bourrelets circulaires formant coussinet, ce corps annulaire se prolongeant, suivant que le dispositif est à étanchéité uni- ou bilatérale, sur un ou les côtés de l'armature faisant face au fluide en pression, ce prolongement portant, au moins,
une lèvre d'étanchéité montée en tension contre l'organe par rapport auquel elle est destinée à coulisser. Dans une forme d'exécution par- ticulière du dispositif, la garniture comporte deux lèvres d'étanchéité cambrées et dirigées du côté à ren dre étanche au fluide, l'une coulissante, l'autre stati que, le corps de garniture qui les porte étant allongé dans le sens du coulissement et pourvu de bourrelets circulaires lesquels forment coussinet de guidage et protègent les. lèvres des contraintes transversales éven tuelles.
Dans une autre forme d'exécution particulière du dispositif, la garniture est vulcanisée sur une armature métallique, avec, de préférence, des zones d'encastre ment, l'obtention d'une liaison pratiquement indes tructible entre la partie active et l'armature, liaison bien supérieure à celle d'une garniture élastique entiè rement rapportée et en partie ancrée, avec ou 'sans serrage élastique sur l'organe qu'elle équipe.
Cette liaison intime entre garniture et armature, et la résis tance à la déformation que cette dernière confère à la garniture, la rendent apte à fonctionner sous de très fortes pressions avec la même souplesse et efficacité que les garnitures classiques sous des pressions cou rantes.
Dans une telle forme d'exécution, le montage du dispositif est effectué aisément, soit par assemblage d'une partie de l'armature avec l'organe à équiper, soit par ancrage d'une partie élastique de la garni ture, qui prolonge alors la partie active de celle-ci vers l'arrière par rapport au sens dans lequel s'exerce la pression.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution du dispositif d'étanchéité objet de l'invention. Les fig. 1 et 2 sont des vues en demi-coupe axiale d'une première forme d'exécution du dispositif d'étan chéité représenté séparément et après montage ; les fig. 3 et 4 sont des vues analogues d'un dis positif à étanchéité unilatérale ; les fig. 5 et 6 sont des vues analogues d'un dis positif adapté pour former en outre amortisseur de fin de course ; les fig. 7 et 8 sont des vues analogues d'un dispo sitif à étanchéité bilatérale et effet amortisseur ;
les fig. 9 et 10 sont des vues en demi-coupe lon gitudinale de vérins comportant l'application d'une forme d'exécution. du dispositif ; les fig. 11 et 12 sont respectivement des vues en demi-coupe axiale d'un dispositif adapté pour cons tituer, en combinaison avec d'autres dispositifs iden tiques, un dispositif d'étanchéité ; la fig. 13 est une demi-coupe axiale d'un piston à dispositif d'étanchéité bilatérale, constitué à l'aide de dispositifs selon la fig. 11 ;
la fig. 14 est une vue analogue d'un élément d'étanchéité de presse-étoupe, constitué à l'aide d'un dispositif selon la fig. 12. En se reportant aux fi-. 1 et 2 représentant une première forme d'exécution, on voit que le dispositif d'étanchéité est formé d'une partie élastique ou garni ture 1, vulcanisée sur une armature 2 qui présente un talon d'assemblage 3, servant à la fixation du dispo sitif dans la cage 4 formée entre les pièces 5 et 6.
La partie active comporte deux lèvres cambrées et diri gées du côté du fluide en pression 7, l'une statique 8, l'autre 9 en contact avec la tige coulissante 10, ces deux lèvres étant montées. avec une légère tension élastique ainsi que le met en évidence la comparaison des deux figures. Cette partie active se prolonge du côté de la tige 10, sur une longueur propre à assurer un guidage convenable de celle-ci. Elle est confor mée en bourrelets circulaires 11 qui forment coussinet sans provoquer de frottement excessif et permettent aux lèvres de conserver toute leur souplesse.
On voit déjà que le dispositif ainsi constitué con servera sa forme et ses dimensions, quelle que soit la pression à laquelle il est soumis, cette pression ren forçant ainsi qu'il est voulu l'application étanche des lèvres, et la partie coussinet 11 étant à l'abri de tout gonflement et serrage nuisible sur la tige 10, comme cela pourrait se produire avec un dispositif de même forme, mais entièrement élastique. On remarquera enfin que la liaison entre la partie élastique 1 et l'ar mature 2 est renforcée par l'existence sur l'armature de bourrelets correspondant aux bourrelets 11 et par le fait que la partie élastique enveloppe l'armature en 12, du côté opposé aux lèvres et serré sous la pièce 5.
Dans le dispositif des fig. 3 et 4, on retrouve une lèvre statique 8 au contact du piston 13, une lèvre coulissante 9 au contact du cylindre 14, et une partie annulaire dont les bourrelets 11 forment coussinet dans le cylindre.
Cette partie active de forme générale coudée vue en section est vulcanisée sur une armature 15 de forme également coudée ; la branche qui porte les lèvres et fait face au fluide en pression ne présente vers celui-ci qu'une épaisseur 16 de compressibilité négligeable pour le comportement de la garniture, tandis que l'autre branche, bourrelée, d'épaisseur juste suffisante pour assurer la souplesse du guidage, se trouve placée à l'abri de toute compressibilité et gon flement par la présence de l'armature.
Au montage, l'armature 15 vient se placer aisément contre un épau lement 17 du piston, la fixation du dispositif étant assurée par encastrement d'un bourrelet d'ancrage 18 dans une gorge 19 du piston, ménagée au-delà de l'épaulement 17 et séparée de celui-ci par une colle rette 20, cette dernière étant enjambée facilement grâce à la charnière 21 qui relie le bourrelet d'ancrage au corps de la garniture.
Dans une variante (fig. 5 et 6), la partie active faisant face au fluide en pression peut être agrandie et comporter une couronne de butée 22, débordante par rapport aux lèvres et à la face correspondante du piston, de façon à former amortisseur en fin de course de celui-ci.
On voit que cette couronne-amortisseur 22 est formée entre les charnières d'articulation 23 des lèvres, et que, n'enlevant à celles-ci aucune souplesse, elle peut, étant convenablement épaulée sur la partie 24 de son armature, subir une pression élevée sans influencer le comportement de la garniture.
La fig. 9 donne un exemple d'application de ces deux dispositifs à étanchéité unilatérale, montés sur le piston 25 d'un vérin 26. On remarquera que la cou ronne amortisseur 22 présente, comme aux fig. 5 et 6, des saignées radiales 27, prévues pour permettre l'ad mission du fluide en pression sur presque toute la sur face du piston et au décollement de celui-ci, lorsqu'il est venu en fin de course contre le fond de cylindre 28. Cette figure illustre également un emploi du dis positif d'étanchéité de la fig. 1.
Les fig. 7 et 8 représentent une forme d'exécu tion de dispositif à étanchéité bilatérale, dont la partie élastique active ou garniture est ici vulcanisée sur une armature métallique 29, constituant le corps de piston proprement dit. Ce dispositif présente les caractères essentiels communs aux dispositifs précédents, bour relets coussinets, lèvres coulissantes, couronnes amor tisseur, la liaison. entre partie élastique et piston étant renforcée par des encastrements opposés 30.
On voit que l'armature piston 29 est, dans ce cas, montée sur la tige 31 et bloquée contre un épaulement 32 à l'aide d'une bague 33, l'étanchéité entre le piston et sa tige pouvant être assurée de toute manière connue.
La fi-. 10 donne un exemple d'application d'une variante de ce dispositif à étanchéité bilatérale, dans un vérin 34. L'armature 29, qui forme toujours corps de piston, est ici rendue étanche avec la tige 31 par un joint torique 35.
On remarquera principalement que la garniture comporte ici. deux lèvres statiques, sa liaison avec l'ar mature étant renforcée au niveau des bourrelets cous sinets comme pour les dispositifs à étanchéité unilaté rale précédents. Comme dans le vérin de la fig. 9, l'amortissement de la course du piston est unilatéral, la garniture présentant une couronne amortisseur 22 d'un seul côté.
Les fig. 11 et 12 correspondent à des variantes de dispositifs à étanchéité unilatérale, dont la partie élas tique active comporte une armature conçue pour per mettre leur juxtaposition ou combinaison en nombre variable, afin de constituer un élément d'étanchéité à action uni- ou bilatérale et à zones d'étanchéité mul tiples, cet élément pouvant, de plus, être aisément monté ou démonté.
Dans ces réalisations, l'armature est constituée par une bague qui, vue en section, présente la forme d'une équerre dont une branche 36 porte la garniture, et dont l'autre branche 37 se prolonge du côté opposé aux lèvres d'étanchéité, de façon que, en plaçant deux dispositifs identiques l'un derrière l'autre et dans le même sens, la lèvre statique de la garniture arrière vienne s'appliquer sur le prolongement de l'armature du dispositif avant.
La fig. 13 montre l'application de dispositifs selon la fig. 11, à la réalisation de l'étanchéité bilatérale d'un piston 38 dans son cylindre 39. On voit que ces dispositifs sont enfilés sur le corps de piston, ici en deux groupes de deux, montés en opposition entre un épaulement 40 du piston et une bague 41. Cette bague est bloquée sur le piston à l'aide d'écrous 42 et assemblée avec un joint d'étanchéité torique 43, après montage des dispositifs.
On remarquera que les lèvres statiques des garni tures d'extrémité s'appuient respectivement sur la périphérie de l'épaulement 40 du piston et de la bague de retenue 41, les lèvres statiques et coulissantes étant toutes montées en tension comme il ressort de la com paraison entre leur position et celle de la fig. 11.
De la même manière, la fig. 14 montre une appli cation de dispositifs selon la fig. 12, dans le cas d'un presse-étoupe à deux zones de guidage et d'étanchéité. Ces dispositifs sont dirigés du côté du fluide en pres sion. 44, et logés sous une bague de retenue 45 dans une cage 46 formée dans le fond de cylindre 47. La lèvre statique de la garniture avant est montée en ten sion contre une paroi d'appui 48 prévue dans la cage de presse-étoupe, les lèvres coulissantes étant mon tées en tension au contact de la tige 49 qui est guidée par les bourrelets des garnitures.
une résistance élevée à la compression longitudinale et présentant des zones d'encastrement, 1a garniture comprenant un corps annulaire de faible épaisseur, s'étendant sur une surface circulaire de l'armature et pourvu de bourrelets circulaires formant coussinet, ce corps annulaire se prolongeant, suivant que le dispo sitif est à étanchéité uni- ou bilatérale, sur un ou les côtés de l'armature faisant face au fluide en pression, ce prolongement portant au moins une lèvre d'étan chéité montée en tensio:
n contre l'organe par rapport auquel elle est destinée à coulisser.