Dispositif d'étanchéité La présente invention a pour objet un dispositif d'étanchéité destiné à assurer l'étanchéité entre deux surfaces prévues, par exemple entre un récipient et son couvercle.
Dans ce but, on utilise le plus souvent des joints plats de caoutchouc disposés entre des surfaces paral lèles ou des anneaux de caoutchouc de section cir- culaire logés dans une rainure creusée dans l'une des parties. L'emploi des joints de caoutchouc est toute fois limité par le domaine de température restreint dans lequel le caoutchouc conserve son élasticité : il devient cassant pour des températures inférieures à - 45- C et subit des transformations chimiques au- dessus de 1800 C.
De plus, les joints de section cir culaire ne peuvent être employés pour de très hautes pressions car leur résistance mécanique n'est pas très élevée. Enfin, les joints de caoutchouc ne peuvent être utilisés pour la fermeture de récipients conte nant des produits attaquant cette matière.
L'invention vise à fournir un dispositif d'étan chéité ne présentant pas les inconvénients susmen tionnés.
Le dispositif d'étanchéité objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il est constitué par un tube étan che dont l'épaisseur de paroi est inférieure à 0,15 mm et qui est rempli d'un fluide sous pression, ce tube prenant appui sur les surfaces entre lesquelles il as sure l'étanchéité par l'intermédiaire d'une couche d'une matière tendre.
L'invention comprend également un procédé de fabrication de ce dispositif d'étanchéité .qui est carac térisé en ce qu'on forme un tube annulaire, en ce qu'on place ce tube dans une enceinte close, en ce qu'on introduit un fluide sous la pression requise pour le remplissage de ce tube dans l'enceinte, ce fluide pénétrant simultanément dans le tube par une ouver ture percée à cette fin dans ce dernier, en ce qu'on ferme cette ouverture pendant que la pression est maintenue à l'intérieur et à l'extérieur du tube, en ce qu'on relâche la pression dans l'enceinte, et en ce qu'on dispose le tube ainsi rempli à la pression vou lue entre les surfaces entre lesquelles il doit assurer l'étanchéité.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif d'étanchéité objet de l'inven tion compris dans un récipient muni d'un couvercle amovible.
La fig. 1 est une coupe de ce récipient. La fig. 2 est une coupe d'une variante.
Les fig. 3 et 4 représentent, à plus grande échelle, la section droite du tube utilisé dans la forme d'exé cution du dispositif représentée à la fig. 1 et celle d'une variante de ce tube.
La fig. 5 montre une installation permettant la mise en aeuvre du procédé que comprend l'invention. Le récipient représenté à la fig. 1 comprend un corps 1 et un couvercle 2 fixé à ce corps par des boulons 3 traversant une bride 4 du corps et 5 du couvercle. Une rainure 6 est creusée dans une face 7 du couvercle contiguë à une face 8 du corps et un tube métallique 9, à paroi mince et de section droite circulaire, est logé dans cette rainure 6.
Le tube 9 est rempli d'un fluide constitué par un gaz 10, de l'hélium, de l'azote ou un mélange comprenant de préférence 80 à 90 % d'azote et 20 à 10 % d'hélium ou de tout autre gaz inerte par exemple. Le gaz 10 qui remplit le tube 9 est comprimé à une pression atteignant de préférence une valeur comprise entre 42 et 105 kg/cm2.
A noter que cette pression est engendrée dans le tube, comme décrit ci-après, avant le serrage du tube entre le corps et le couvercle du récipient, la défor mation du tube restant minime lors de son serrage et la pression ne variant alors que peu du fait de la compressibilité du gaz et de l'étanchéité du tube.
Le tube 9 est par exemple en acier laminé à froid, en acier inoxydable, en cuivre, en monel, ou en tout autre métal pouvant être façonné à la forme voulue. Il a une épaisseur de paroi comprise entre 0,025 et 0,15 mm et son diamètre, avant le serrage du couver cle, est légèrement plus grand que la profondeur de la rainure 6 de sorte qu'après le serrage des boulons 3, le tube 9 légèrement aplati porte contre le fond de la rainure 6 et contre la face opposée 8 avec une pression de contact pratiquement égale à sa pression de remplissage comprise de préférence entre 42 et 105 kg/cm2.
Lorsque le tube 9 coopère avec des surfaces pré sentant un fini insuffisamment poussé, il est difficile d'empêcher qu'il se produise à la longue de petites fuites, notamment si la pression à l'intérieur du réci pient est élevée. Pour obtenir une parfaite étanchéité même sur des surfaces relativement irrégulières, le tube 9 est pourvu d'un revêtement 12 relativement mince (voir fig. 3) constitué par exemple par du caoutchouc amélioré par adjonction de silicone,
par des matières plastiques synthétiques telles que le poly- tétrafluoréthylène connu sous la désignation de Té flon ou le polymère de trifluorchloroéthylène con nu sous la désignation de Kel-F . Ce revêtement 12 peut aussi être constitué par des métaux mous tels que le cuivre, l'argent, l'or ou des alliages de ces métaux ou enfin par des métaux rendus spongieux par un mélange de plusieurs de ces matières ou par plusieurs couches superposées de matières différentes.
Les matières plastiques synthétiques susmention nées ne conviennent pas lorsque des températures supérieures à 2300 C sont à prévoir. Pour les tem pératures supérieures, on utilisera des métaux mous ou rendus spongieux. Le choix de la matière de revê tement dépendra ainsi essentiellement du domaine de température dans lequel le récipient est utilisé.
L'épaisseur d'un revêtement de caoutchouc sera de préférence comprise entre 0,025 et 0,625 mm, tandis qu'un revêtement métallique de 0,012 à 0,12 mm d'épaisseur suffit en général. Le revêtement peut être obtenu par placage, pulvérisation, dépôt électrolytique, vaporisation sous vide ou par tout autre procédé et on a constaté qu'il était particuliè rement avantageux d'utiliser un revêtement relative ment spongieux qui sera plus apte à pénétrer dans les crevasses ou irrégularités des surfaces de serrage.
Dans la variante représentée à la fig. 2, le tube métallique 9 est resté libre de tout revêtement mais les faces de serrage sur lesquelles portent la base et le sommet du tube sont en revanche munies de cou ches 12' d'une matière tendre.
Le tube 9, dont la section droite est représentée à plus grande échelle à la fig. 3, est constitué tout d'abord par un tronçon de tube étiré ouvert à ses extrémités et coupé à la longueur de la rainure 6. Le tronçon est ensuite façonné pour être amené à une forme correspondant à celle de la rainure puis ses extrémités sont reliées l'une à l'autre de manière étanche par soudage, brasage ou tout autre mode d'assemblage déterminé en fonction de la matière du tube et du domaine de température dans lequel le dispositif est appelé à travailler.
Le gaz sous pression est introduit dans le tube par un trou percé dans la paroi du tube puis refermé par soudage ou brasage ou par tout autre procédé.
Selon le procédé que comprend l'invention, on peut remplir le tube 9 de gaz sous pression en le plaçant dans l'installation représentée à la fig. 5. Cette installation comprend un caisson 13 muni d'un tuyau d'admission 14 et d'un manomètre 15. Le tube 9 à remplir percé d'une ouverture 11 est placé dans ce caisson, dans lequel on introduit le gaz à la pres sion requise.
Pendant que la pression est maintenue dans le caisson, l'ouverture 11 est refermée par sou dage, à la suite d'un chauffage réalisé au moyen d'une résistance électrique 16 suivi d'un refroidisse ment qui assure la fermeture de l'ouverture 11. La pression dans le caisson est alors relâchée et le tube 9 rempli est sorti du caisson et disposé dans la rai nure 6.
D'autres procédés peuvent également être utilisés pour le remplissage du tube. On peut notamment in troduire dans le tube une petite quantité de gaz li quéfié à une température relativement basse ou des produits chimiques à l'état solide ou liquide qui, après chauffage, produiront le milieu gazeux sous la pres sion requise dans le tube.
Dans des variantes, le tube 9 peut être en une matière non métallique, notamment en des matières plastiques se prêtant à l'exécution de tubes présen tant une faible épaisseur de paroi.
De même, la section droite du tube peut pré senter une forme autre que circulaire, notamment la forme rectangulaire représentée à la fig. 4.
Dans une variante, le fluide sous pression em plissant le tube 9 peut être un liquide, de l'huile par exemple. En effet, le tube, du fait de la souplesse de sa paroi, se prête à des modifications de forme lui permettant de jouer son rôle de joint indépendam ment de la faible compressibilité de l'huile ou de tout autre liquide utilisé.
Enfin, et plus particulièrement lorsque le tube est rempli d'un fluide à l'état liquide, la mise en pression de ce dernier peut aussi être obtenue par le fait du serrage du tube entre les surfaces sur les quelles il prend appui dans le dispositif d'étanchéité.
La présence d'une couche de matière tendre entre ces surfaces et le tube rend superflue la finition pous sée de ces surfaces et permet ainsi de réaliser des économies d'usinage.
Sealing device The present invention relates to a sealing device intended to ensure the sealing between two surfaces provided, for example between a container and its cover.
For this purpose, flat rubber gaskets disposed between parallel surfaces or rubber rings of circular section housed in a groove cut in one of the parts are most often used. The use of rubber gaskets is however limited by the restricted temperature range in which the rubber retains its elasticity: it becomes brittle at temperatures below - 45- C and undergoes chemical transformations above 1800 C.
In addition, seals of circular section cannot be used for very high pressures because their mechanical resistance is not very high. Finally, rubber gaskets cannot be used for closing containers containing products which attack this material.
The invention aims to provide a sealing device not exhibiting the aforementioned drawbacks.
The sealing device which is the subject of the invention is characterized in that it consists of a sealed tube whose wall thickness is less than 0.15 mm and which is filled with a pressurized fluid, this tube resting on the surfaces between which it ensures the seal by means of a layer of a soft material.
The invention also comprises a method of manufacturing this sealing device. Which is charac terized in that an annular tube is formed, in that this tube is placed in a closed chamber, in that a fluid under the pressure required for the filling of this tube in the enclosure, this fluid simultaneously entering the tube through an opening drilled for this purpose in the latter, in that this opening is closed while the pressure is maintained at inside and outside the tube, in that the pressure in the enclosure is released, and in that the tube thus filled to the desired pressure is placed between the surfaces between which it must ensure the sealing.
The drawing shows, by way of example, an embodiment of the sealing device which is the subject of the invention included in a container provided with a removable cover.
Fig. 1 is a section of this container. Fig. 2 is a section of a variant.
Figs. 3 and 4 show, on a larger scale, the cross section of the tube used in the embodiment of the device shown in FIG. 1 and that of a variant of this tube.
Fig. 5 shows an installation allowing the implementation of the method that comprises the invention. The container shown in FIG. 1 comprises a body 1 and a cover 2 fixed to this body by bolts 3 passing through a flange 4 of the body and 5 of the cover. A groove 6 is hollowed out in a face 7 of the cover adjacent to a face 8 of the body and a metal tube 9, with a thin wall and of circular cross section, is housed in this groove 6.
The tube 9 is filled with a fluid consisting of a gas 10, helium, nitrogen or a mixture preferably comprising 80 to 90% nitrogen and 20 to 10% helium or any other gas. inert for example. The gas 10 which fills the tube 9 is compressed to a pressure preferably reaching a value between 42 and 105 kg / cm2.
Note that this pressure is generated in the tube, as described below, before the tube is clamped between the body and the container cover, the deformation of the tube remaining minimal during its tightening and the pressure then varying only slightly. due to the compressibility of the gas and the tightness of the tube.
The tube 9 is for example cold-rolled steel, stainless steel, copper, monel, or any other metal that can be shaped to the desired shape. It has a wall thickness of 0.025 to 0.15 mm and its diameter, before tightening the cover, is slightly larger than the depth of the groove 6 so that after tightening the bolts 3, the tube 9 slightly flattened door against the bottom of the groove 6 and against the opposite face 8 with a contact pressure substantially equal to its filling pressure preferably between 42 and 105 kg / cm2.
When the tube 9 cooperates with surfaces having an insufficiently finished finish, it is difficult to prevent the occurrence of small leaks over time, especially if the pressure inside the container is high. To obtain a perfect seal even on relatively irregular surfaces, the tube 9 is provided with a relatively thin coating 12 (see FIG. 3) consisting for example of rubber improved by the addition of silicone,
by synthetic plastics such as polytetrafluoroethylene known under the designation of Teflon or the polymer of trifluorchlorethylene known under the designation of Kel-F. This coating 12 can also consist of soft metals such as copper, silver, gold or alloys of these metals or finally by metals made spongy by a mixture of several of these materials or by several superimposed layers of different materials.
The above-mentioned synthetic plastics are not suitable where temperatures above 2300 C are to be expected. For higher temperatures, soft or spongy metals will be used. The choice of coating material will thus depend essentially on the temperature range in which the container is used.
The thickness of a rubber coating will preferably be between 0.025 and 0.625 mm, while a metallic coating of 0.012 to 0.12 mm in thickness is generally sufficient. The coating can be obtained by plating, spraying, electroplating, vaporizing under vacuum or by any other process and it has been found to be particularly advantageous to use a relatively spongy coating which will be more apt to penetrate into crevices or crevices. irregularities of the clamping surfaces.
In the variant shown in FIG. 2, the metal tube 9 has remained free of any coating but the clamping faces on which the base and the top of the tube bear are on the other hand provided with layers 12 'of a soft material.
The tube 9, the cross section of which is shown on a larger scale in FIG. 3, consists first of all of a stretched tube section open at its ends and cut to the length of the groove 6. The section is then shaped to be brought to a shape corresponding to that of the groove and then its ends are connected one to the other in a sealed manner by welding, brazing or any other method of assembly determined as a function of the material of the tube and of the temperature range in which the device is called upon to work.
The pressurized gas is introduced into the tube through a hole drilled in the wall of the tube and then closed by welding or brazing or by any other process.
According to the process that comprises the invention, the tube 9 can be filled with pressurized gas by placing it in the installation shown in FIG. 5. This installation comprises a box 13 provided with an inlet pipe 14 and a manometer 15. The tube 9 to be filled pierced with an opening 11 is placed in this box, into which the gas is introduced at the pressure. sion required.
While the pressure is maintained in the box, the opening 11 is closed by welding, following heating carried out by means of an electrical resistance 16 followed by cooling which ensures the closing of the opening. 11. The pressure in the box is then released and the filled tube 9 is taken out of the box and placed in the groove 6.
Other methods can also be used for filling the tube. In particular, it is possible to introduce into the tube a small quantity of liquefied gas at a relatively low temperature or chemicals in the solid or liquid state which, after heating, will produce the gaseous medium under the required pressure in the tube.
In variants, the tube 9 may be of a non-metallic material, in particular of plastics suitable for the execution of tubes having a small wall thickness.
Likewise, the cross section of the tube may have a shape other than circular, in particular the rectangular shape shown in FIG. 4.
In a variant, the pressurized fluid enveloping the tube 9 may be a liquid, for example oil. In fact, the tube, due to the flexibility of its wall, lends itself to modifications of shape allowing it to play its role of seal independently of the low compressibility of the oil or of any other liquid used.
Finally, and more particularly when the tube is filled with a fluid in the liquid state, the pressurization of the latter can also be obtained by the fact of the clamping of the tube between the surfaces on which it bears in the device. sealing.
The presence of a layer of soft material between these surfaces and the tube makes the heavy finishing of these surfaces superfluous and thus makes it possible to save on machining.