FR2476260A1

FR2476260A1 - SEALING DEVICE

Info

Publication number: FR2476260A1
Application number: FR8103095A
Authority: FR
Original assignee: BARKSTROM NILS
Current assignee: BARKSTROM NILS
Priority date: 1980-02-20
Filing date: 1981-02-17
Publication date: 1981-08-21
Also published as: DE3104332A1; IT8119911A0; DE3104332C2; GB2070157A; SE8001321L; SE432646B; IT1135581B

Abstract

DISPOSITIF D'ETANCHEITE D'UNE FENTE D SITUEE ENTRE DEUX ELEMENTS 1, 2 DEPLACABLES LINEAIREMENT L'UN DANS L'AUTRE, PAR EXEMPLE LE CYLINDRE ET LE PISTON OU LA TIGE DE PISTON D'UN VERIN. LE DISPOSITIF COMPORTE UNE GARNITURE 7 D'ETANCHEMENT DE LA FENTE, QUI EST MONTEE DANS UNE RAINURE 3 DE L'UN 1 DESDITS ELEMENTS. LA SURFACE 4 DU FOND DE LA RAINURE EST INCLINEE PAR RAPPORT AU SENS DE DEPLACEMENT DES ELEMENTS. LA GARNITURE 7 EST MONTEE DANS LA RAINURE 3 A L'ETAT COMPRIME TANT DANS LEDIT SENS DE DEPLACEMENT QUE PERPENDICULAIREMENT A CE SENS. LE DISPOSITIF EST UTILISABLE DANS LES VERINS HYDRAULIQUES ET PNEUMATIQUES.SEALING DEVICE FOR A SLOT D LOCATED BETWEEN TWO ELEMENTS 1, 2 MOVABLE LINEARLY ONE INTO THE OTHER, FOR EXAMPLE THE CYLINDER AND THE PISTON OR THE PISTON ROD OF A CYLINDER. THE DEVICE INCLUDES A GASKET 7 FOR SEALING THE SLOT, WHICH IS MOUNTED IN A SLOT 3 OF ONE OF THE SAID ELEMENTS. SURFACE 4 OF THE BOTTOM OF THE GROOVE IS INCLINED WITH RESPECT TO THE DIRECTION OF MOVEMENT OF THE ELEMENTS. THE GASKET 7 IS MOUNTED IN THE GROOVE 3 IN THE COMPRESSED STATE BOTH IN THE DIRECTION OF MOVEMENT AND PERPENDICULARLY THERE. THE DEVICE CAN BE USED IN HYDRAULIC AND PNEUMATIC CYLINDERS.

Description

II

DISPOSITIF D'ETANCHEITE.SEALING DEVICE.

La présente invention se rapporte à un dispositif The present invention relates to a device

d'étanchéité d'une fente située entre deux éléments dé- sealing a slot located between two elements

plaçables linéairement l'un dans l'autre, par exemple le cylindre et le piston ou la tige de piston d'un vérin, ledit dispositif comportant une garniture d'étanchement de la fente, garniture qui est montée dans une rainure linearly arranged one inside the other, for example the cylinder and the piston or the piston rod of a jack, said device comprising a seal for sealing the slot, a seal which is mounted in a groove

de l'un desdits éléments, la surface du fond de la rai- of one of the said elements, the bottom surface of the rail

nure étant inclinée par rapport au sens de déplacement nure being inclined relative to the direction of movement

des éléments.elements.

L'invention se rapporte plus particulièrement aux garnitures compactes des ensembles cylindre-piston de machines, par exemple, pour travaux publics, tels les engins de terassement et de transport, o les garnitures sont soumises à des pressions élevées et à l'influence The invention relates more particularly to compact linings of cylinder-piston assemblies of machines, for example, for public works, such as earthmoving and transport machinery, where the linings are subjected to high pressures and to the influence

souvent dure du milieu de travail.often harsh from the workplace.

Le but des garnitures des ensembles cylindre-piston est d'empêcher les fuites du fluide sous pression d'un cylindre hydraulique. Pour ce but on fait appel de nos jours le plus souvent à des garnitures, dites compactes, de matière élastique. La garniture compacte possède le The purpose of the linings of the cylinder-piston assemblies is to prevent leakage of the fluid under pressure from a hydraulic cylinder. For this purpose, we nowadays most often use packing, called compact, of elastic material. The compact packing has the

grand avantage d'assurer une bonne étanchéité à des pres- great advantage of ensuring a good seal against

sions basses et hautes. A de basses pressions l'étanchéité est obtenue du fait que la garniture est montée comprimée radialement entre la surface statique et la surface mobile de l'ensemble cylindre-piston. A de hautes pressions l'étanchéité augmente du fait que la garniture est serrée plus fortement contre la surface mobile. La garniture est composée d'un élément légèrement en forme de coin. En général, on emploie du caoutchouc nitrile résistant à low and high. At low pressures, the seal is obtained because the seal is mounted compressed radially between the static surface and the movable surface of the cylinder-piston assembly. At high pressures, the seal increases because the seal is tightened more strongly against the movable surface. The filling consists of a slightly wedge-shaped element. In general, nitrile rubber resistant to

l'abrasion pour la garniture. Dans les cas o les tempé- abrasion for the filling. In cases where the temperatures

ratures de fonctionnement sont au-dessus de 1000C ou que operating deletions are above 1000C or that

l'on se sert de fluides sous pression aggressifs, la gar- aggressive pressurized fluids are used,

niture peut être en d'autres matières, par exemple le caoutchouc synthétique fluorocarboné. La garniture est insérée dans une rainure de section en U, par exemple dans le couvercle d'un cylindre, pour assurer l'étanchéité par rapport à une tige de piston qui traverse le couvercle de cylindre. La garniture est réalisée, par rapport à la rainure,- de façon à être montée comprimée radialement lorsque la tige de piston est passée par le couvercle du cylindre, de sorte que la garniture du joint d'étanchéité soit comprimée entre la surface du fond de la rainure et la tige de piston. L'étendue de la garniture dans le sens de déplacement de la tige de piston est inférieure à l'étendue correspondante de la rainure, d'o résulte la formation d'un espace entre une face latérale de la rainure et la garniture. Cet espace est relié au cylindre niture may be made of other materials, for example synthetic fluorocarbon rubber. The gasket is inserted into a U-shaped groove, for example in the cover of a cylinder, to ensure the seal with respect to a piston rod which passes through the cylinder cover. The packing is made, with respect to the groove, - so as to be mounted compressed radially when the piston rod has passed through the cylinder cover, so that the packing of the seal is compressed between the bottom surface of the groove and the piston rod. The extent of the seal in the direction of movement of the piston rod is less than the corresponding extent of the groove, resulting in the formation of a space between a side face of the groove and the seal. This space is connected to the cylinder

hydraulique par un canal qui conduit le fluide sous pres- hydraulic by a channel which conducts the fluid under pressure

sion à la rainure de la garniture. Les différences de pression dans le cylindre hydraulique sont propagées par ledit canal du côté de pression de la garniture et la pression est répartie sensiblement uniformément dans toute la garniture. La garniture du joint d'étanchéité est comprimée axialement lorsque la pression augmente, de façon à être serrée plus fermement, d'une part, contre la surface du fond de la rainure et, d'autre part, contre la tige de piston, ce qui augmente l'étanchéité. En vue sion to the groove of the packing. The pressure differences in the hydraulic cylinder are propagated by said channel on the pressure side of the packing and the pressure is distributed substantially uniformly throughout the packing. The seal gasket is compressed axially when the pressure increases, so as to be tightened more firmly, on the one hand, against the surface of the bottom of the groove and, on the other hand, against the piston rod. which increases the tightness. In sight

d'empêcher l'extrusion, à savoir l'expulsion de la gar- to prevent the extrusion, namely the expulsion of the gar-

niture dans la fente qui se forme entre la tige de piston et le couvercle du cylindre du côté à basse pression, le joint d'étanchéité compact se compose de préférence de trois éléments. Le premier élément est une bague d'appui qui est placée, par exemple, dans une rainure aménagée dans une armature qui est le deuxième élément niture in the slot which forms between the piston rod and the cylinder cover on the low pressure side, the compact seal preferably consists of three elements. The first element is a support ring which is placed, for example, in a groove arranged in a frame which is the second element

intercalé entre la bague d'appui et la garniture propre- interposed between the support ring and the clean packing-

ment dite qui est le troisième élément du joint d'étanchéi- which is the third element of the seal

té. L'armature fait fonction d'élément intermédiaire compensateur qui supporte la garniture et l'empêche d'être expulsée. L'armature consiste d'une matière plus dure que celle de la garniture et est, par exemple, une matière non stratifiée contenant une grande quantité de you. The frame acts as an intermediate compensating element which supports the lining and prevents it from being expelled. The frame consists of a harder material than that of the lining and is, for example, an unlaminated material containing a large amount of

fibres à orientation irrégulière dans une matière caout- irregularly oriented fibers in a rubber material

chouc synthétique résistante à l'usure, par exemple le wear-resistant synthetic cabbage, for example

caoutchouc nitrile ou caoutchouc synthétique fluorocarboné. nitrile rubber or synthetic fluorocarbon rubber.

Grâce à cette matière de l'armature il est possible de lier l'armature à l'élément de garniture et d'obtenir un joint d'étanchéité homogène. La liaison entre la garni- ture et l'armature est pratiquement inséparable. La bague d'appui qui peut être disposée mobile dans une rainure Thanks to this material of the frame it is possible to link the frame to the packing element and obtain a homogeneous seal. The connection between the lining and the reinforcement is practically inseparable. The support ring which can be arranged movable in a groove

de l'armature est par exemple en plastique acétalique. of the frame is for example acetal plastic.

Ce joint d'étanchéité antérieur a l'inconvénient This front seal has the disadvantage

d'être monté dans une rainure "fermée". Un autre incon- to be mounted in a "closed" groove. Another incon-

vénient est qu'il n'est pas efficace lorsqu'il y a de trop is that it is not effective when there is too much

grands jeux entre la tige de piston mobile et le cou- large clearances between the movable piston rod and the

vercle du cylindre. La raison en est que la garniture, à de basses pressions, ne compense un jeu augmentant que cylinder circle. The reason is that the packing, at low pressures, compensates for an increasing play only

par sa compression radiale.by its radial compression.

Le but de la présenteinvention est de fournir un joint d'étanchéité compact du type sus-décrit qui supprime les inconvénients des joints d'étanchéité compacts The object of the present invention is to provide a compact seal of the type described above which eliminates the drawbacks of compact seals

jusqu'ici utilisés.so far used.

Ce but est atteint par la réalisation d'un disposi- This goal is achieved by the realization of a provision-

tif d'étanchéité qui se caractérise par le fait que sealant which is characterized by the fact that

ladite garniture est montée dans la rainure à l'état com- said gasket is mounted in the groove in the com-

primé tant dans ledit sens de déplacement que perpendicu- awarded both in said direction of movement and perpendicular to

lairement à ce sens.to this sense.

Le dispositif d'étanchéité conforme a l'invention possède plusieurs avantages par rapport à la technique antérieure. En premier lieu, du fait de la compression The sealing device according to the invention has several advantages over the prior art. First, because of the compression

axiale de la garniture le joint d'étanchéité peut neutra- axial of the gasket the seal can be neutral

liser l'effet de la matière enlevée par l'usure de la garniture et/ou le jeu augmentant entre la tige de piston read the effect of the material removed by the wear of the lining and / or the increasing play between the piston rod

et le couvercle du cylindre. En-outre, le joint d'étanchéi- and the cylinder cover. In addition, the seal

té est plus facile à monter grâce à la rainure ouverte tee is easier to fit thanks to the open groove

dans laquelle il est placé.in which it is placed.

L'invention sera décrite plus en détail ci-après The invention will be described in more detail below

en référence aux dessins annexés sur lesquels:- with reference to the accompanying drawings in which: -

- La figure 1 est une section d'un premier mode de réalisation d'un dispositif d'étanchéité à simple effet; - La figure 2 est une section d'un second mode de réalisation d'un dispositif d'étanchéité également à simple effet; - La figure 3 est une section d'une variante à double effet du dispositif d'étanchéité conforme aà l'invention; et - La figure 4 représente une modification de la rainure dans laquelle est placé le dispositif d'étanchéité - Figure 1 is a section of a first embodiment of a single-acting sealing device; - Figure 2 is a section of a second embodiment of a sealing device also single acting; - Figure 3 is a section of a double-acting variant of the sealing device according to the invention; and - Figure 4 shows a modification of the groove in which the sealing device is placed

conforme à l'invention.according to the invention.

La figure 1 est une section par le couvercle 1 d'un Figure 1 is a section through the cover 1 of a

cylindre et une tige de piston 2 logée dans le couvercle. cylinder and a piston rod 2 housed in the cover.

L'étanchéité d'une fente d entre le couvercle de cylindre et la tige de piston est assurée par un joint d'étanchéité compact 7 qui entoure la tige de piston et qui est monté A slot d between the cylinder cover and the piston rod is sealed by a compact seal 7 which surrounds the piston rod and is mounted

dans une rainure 3 aménagée dans le couvercle du cylindre. in a groove 3 arranged in the cover of the cylinder.

La rainure 3 présente une surface de fond 4 qui est inclinée par rapport au sens axial de la tige de piston, et des surfaces latérales 5 et 6. La surface de fond forme un angle a avec le sens axial, a étant compris entre 5 The groove 3 has a bottom surface 4 which is inclined relative to the axial direction of the piston rod, and lateral surfaces 5 and 6. The bottom surface forms an angle a with the axial direction, a being between 5

et 350. C'est là la différence fondamentale entre le dis- and 350. This is the fundamental difference between the dis-

positif d'étanchéité conforme à l'invention et les dis- positive sealing according to the invention and the devices

positifs d'étanchéité de la technique antérieure. De plus, la surface latérale 5 se termine à la distance a de la tige de piston, pendant que la surface latérale 6 s'étend d'une telle distance en avant vers la tige de piston que ce n'est que la fente étroite d qui sépare la prior art sealing positive. In addition, the lateral surface 5 ends at the distance a from the piston rod, while the lateral surface 6 extends by such a distance forward towards the piston rod that it is only the narrow slot d that separates the

tige de piston 2 et le couvercle de cylindre 1. piston rod 2 and cylinder cover 1.

Le joint d'étanchéité est composé des éléments sus- The seal is composed of the above elements

décrits, à savoir la garniture 8, l'armature 9 et la bague d'appui 10. A l'état non comprimé, les dimensions du joint d'étanchéité sont légèrement supérieures à celles de la rainure, d'o résulte que la compression du joint sera tant radiale qu'axiale lorsque le joint est monté dans la rainure entre la tige de piston et le couvercle described, namely the lining 8, the frame 9 and the support ring 10. In the uncompressed state, the dimensions of the seal are slightly greater than those of the groove, whence results that the compression of the seal will be both radial and axial when the seal is mounted in the groove between the piston rod and the cover

de cylindre 1. En outre, la rainure 3 est "ouverte", - of cylinder 1. In addition, the groove 3 is "open", -

c'est-à-dire qu'elle est accessible pour permettre le that is, it is accessible to allow

montage manuel d'un joint d'étanchéité 7. manual fitting of a seal 7.

Le fluide hydraulique du cylindre agit sur le joint d'étanchéité par le large passage qui se forme par l'écartement a entre le couvercle de cylindre et la tige de piston'. Donc, la pression s'exerce sur une partie de la face supérieure, ou côté de pression, de la garniture 8. C'est là une différence par rapport à la technique antérieure o la pression est appliquée à toute la face The hydraulic fluid of the cylinder acts on the seal by the wide passage which is formed by the distance a between the cylinder cover and the piston rod '. Therefore, the pressure is exerted on a part of the upper face, or pressure side, of the lining 8. This is a difference compared to the prior art where the pressure is applied to the entire face.

supérieure de la garniture. L'accroissement de la pres- top of the trim. The increased pres-

sion augmente l'effort exercé sur une surface délimitée de faible étendue, ce qui donne une étanchéité plus efficace, notamment lors de grands efforts latéraux et Zion increases the force exerted on a delimited surface of small extent, which gives a more effective sealing, especially during large lateral forces and

de grands jeux.great games.

L'armature 9 et la bague d'appui 10 sont en forme de coins orientés radialement vers l'extérieur, d'.o résulte que le joint est déchargé en ce que l'effort est transmis à la surface mobile, lorsqu'une pression accrue est appliquée à la garniture 8. Bien entendu, l'armature The frame 9 and the support ring 10 are in the form of wedges oriented radially outwards, from which the joint is discharged in that the force is transmitted to the movable surface when a pressure increased is applied to the trim 8. Of course, the reinforcement

et la bague d'appui servent également à empêcher l'expul- and the support ring also serve to prevent expulsion

sion de la garniture dans la fente d. Le choix de matière et la réalisation de l'armature font que le frottement du joint par rapport à la tige de piston est maintenu à une faible valeur et que le joint d'étanchéité devient fort résistant à l'usure. L'armaturo 9 peut ctre réalisé de diverses façons, par exemples approximativement en forme de L, comme dans la figure 1, ou en forme d'un packing in the slot d. The choice of material and the construction of the frame means that the friction of the seal with respect to the piston rod is kept at a low value and that the seal becomes highly resistant to wear. Armaturo 9 can be made in various ways, for example approximately in the shape of an L, as in figure 1, or in the shape of a

parallélogramme ou triangle.parallelogram or triangle.

La réalisation du joint d'étanchéité 7 et de la rainure 3 permet d'obtenir un dispositif d'étanchéité "auto-ajustant".Du fait que la surface de fond 4 de la rainure 3 est inclinée sous l'angle a par rapport au sens axial de la tige de piston 2 et que le joint d'étanchéité est comprimé axialement dans la rainure 3, le joint va neutraliser l'effet de matière qui est enlevée par l'usure de la garniture 8 et/ou un jeu, ou fente d, accru entre la tige de piston et le couvercle de cylindre 1. Cet auto-ajustage s'obtient du fait que la compression axiale est -transmise en une force qui à cause de l'effet de calage ou coinçage entre la surface de fond 4 de la rainure 3 et la garniture 8 agit sur celle-ci en direc- The realization of the seal 7 and the groove 3 makes it possible to obtain a "self-adjusting" sealing device. Because the bottom surface 4 of the groove 3 is inclined at an angle a relative to the axial direction of the piston rod 2 and the seal is compressed axially in the groove 3, the seal will neutralize the effect of material which is removed by the wear of the lining 8 and / or a play, or increased slot between the piston rod and the cylinder cover 1. This self-adjustment is obtained by virtue of the fact that the axial compression is transmitted in a force which due to the wedging or wedging effect between the surface of bottom 4 of groove 3 and the lining 8 acts on it in direction

tion de la tige de piston.tion of the piston rod.

La bague d'appui 10 qui est en matière dure peut être placée dans la rainure en état non fendu du fait que la rainure est ouverte. Il en est de mime de l'armature The support ring 10 which is made of hard material can be placed in the groove in the unsplit state because the groove is open. It is the same for the frame

relativement rigide 9.relatively rigid 9.

La figure 2 montre un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel la distance a entre le couvercle du cylindre et la tige de piston est plus faible, la rainure 3 étant devenue plus profonde. Le but de cet Figure 2 shows a second embodiment of the invention in which the distance a between the cylinder cover and the piston rod is smaller, the groove 3 having become deeper. The purpose of this

agencement est d'augmenter l'effet élastique axial. arrangement is to increase the axial elastic effect.

Il convient de noter que l'invention peut être appliquée à des garnitures à simple effet et à double effet ainsi que dans les vérins pneumatiques. La figure 3 montre un tel joint d'étanchéité à double effet 7, 7' comportant deux garnitures inversées à simple effet du It should be noted that the invention can be applied to single-acting and double-acting seals as well as in pneumatic cylinders. FIG. 3 shows such a double-acting seal 7, 7 ′ comprising two inverted single-acting seals of the

genre représenté dans les figures 1 et 2. genre shown in Figures 1 and 2.

L'utilisation d'une rainure classique en forme d'un canal en U dans lequel est placé un coin, par exemple en plastique, pour obtenir la surface de fond inclinée envisagée de la rainure tombe également dans le cadre The use of a conventional groove in the form of a U-shaped channel in which is placed a corner, for example of plastic, to obtain the envisaged inclined bottom surface of the groove also falls within the framework

de l'invention.of the invention.

La figure 4 montre une rainure 3" dont une surface latérale 5" forme un angle e avec la normale à la tige de piston. Le joint d'étanchéité et la tige de piston ne sont pas représentés dans la figure 4. La réalisation du joint d'étanchéité de façon à correspondre à la forme de la rainure 3" facilite le montage du joint. Les angles FIG. 4 shows a groove 3 "whose lateral surface 5" forms an angle e with the normal to the piston rod. The seal and the piston rod are not shown in Figure 4. The realization of the seal so as to correspond to the shape of the groove 3 "facilitates the mounting of the seal. The angles

préférés sont a = 250 et e = 260. preferred are a = 250 and e = 260.

Claims

- CLAIMS -

1. Sealing device of a slot (d) located between two elements (1, 2) movable linearly one inside the other, for example the cylinder and the piston or the piston rod of a jack, said device comprising a lining (7) for sealing the slot, a lining which is mounted in a groove (3) in one (1) of said elements, the surface (4) of the bottom of the groove being inclined with respect to the direction movement of the elements, characterized in that said packing (7) is mounted in the groove (3) in the compressed state both in said direction of movement and perpendicular to this direction.

2. Device according to Claim 1, characterized in that a lateral surface (5) of the groove (3) ends at such a distance (a) from the other element (2) that the lining can be introduced into the groove (3) by the spacing formed by the distance (a) between the

first and second elements (1, 2).