FR2538875A1 - Raccord tournant et etanche pour fluides - Google Patents

Abstract

LE RACCORD TOURNANT ET ETANCHE POUR FLUIDES COMPREND UNE PREMIERE ET UNE SECONDE BAGUES 36, 38 QUI SONT ADJACENTES ET ROTATIVES L'UNE PAR RAPPORT A L'AUTRE AUTOUR D'UN AXE CENTRAL COMMUN. LES BAGUES 36, 38 DELIMITENT ENTRE ELLES UN FAIBLE INTERVALLE DE JEU 40 ANNULAIRE, PERMETTANT UN MOUVEMENT DE ROTATION RELATIVE, ET L'UNE DES BAGUES 36 PRESENTE UNE GORGE ANNULAIRE 42 EN COMMUNICATION AVEC L'INTERVALLE DE JEU 40 ET DANS LAQUELLE EST LOGE UN JOINT D'ETANCHEITE ANNULAIRE COMPORTANT UN ORGANE D'ETANCHEITE 44 FLEXIBLE ET ANNULAIRE, ET UNE BAGUE ANTI-EXTRUSION 46 ADJACENTE, DESTINEE A EMPECHER LA DEFORMATION DE L'ORGANE D'ETANCHEITE FLEXIBLE 44 A L'INTERIEUR DE L'INTERVALLE DE JEU 40, SOUS L'EFFET DE LA PRESSION DIFFERENTIELLE RELATIVEMENT ELEVEE QUI S'EXERCE SUR LE JOINT. APPLICATION A L'EQUIPEMENT DES TERMINAUX DE CHARGEMENT DE PETROLIERS AU LARGE DES COTES.

Description

La présente invention se rapporte à une structure de joint d'étanchéité

pour-un raccord tournant pour fluides, et plus particulièrement concerne une structure de joint d'étanchéité pour un raccord tournant de grand diamètre' pour fluides et gaz à pression élevée, du type qui est communément utilisé sur des terminaux de chargement de pétroliers et de

méthaniers, au large des côtes.

Le développement de systèmes de production sub aquatiques de pétrole et de gaz a entrainé la définition d'un concept selon lequel un'vaisseau de stockage et de traitement

flottant comprend, comme étant l'un de ses composants essen-

tiels, un raccord tournant pour fluides et à passages mul-

tiples à haute pression Le raccord tournant pour fluides renferme plusieurs passages de fluide ou conduites fixes

s'étendant vers le bas, depuis l'intérieur du raccord tour-

nant pour fluides, afin de transporter du gaz, du pétrole, de l'air, de l'eau ou d'autres fluides, soit vers le haut

jusqu'au raccord ou vers le bas à partir de ce dernier.

Plusieurs accouplements sont montés sur l'extérieur du joint tournant pour fluides et sont rotatifs par rapport à ce dernier, chaque accouplement rotatif communiquant, au travers du raccord tournant pour fluides, avec l'un des passages de

fluide ou conduites fixes Les brevets des Etats-Unis d'Amé-

rique N O 2 894 268 et 3 590 407 décrivent des terminaux marins et flottants utilisant un concept très similaire à

celui décrit ci-dessus.

Un problème associé à un tel raccord tournant pour fluides se rapporte à la présence de joints d'étanchéité qui

doivent résister à la différence relativement élevée, attei-

gnant souvent 4,2 x 104 k Pa, entre les pressions qui règnent de part et d'autre des joints, tout en permettant également

les mouvements de rotation relative associés au raccord tour-

nant Les joints d'étanchéité qui ont été utilisés dans un grand nombre de ces raccords tournants pour fluides ont été des joints de type à lèvre en V, qui entraînaient souvent des forces de frottement très importantes dans les joints tournants, lorsqu'ils sont conçus pour résister à des

pressions différentielles élevées.

De plus, les pressions différentielles élevées ont entraîné l'extrusion des organes d'étanchéité relativement souples dans les intervalles que ces organes d'étanchéité étaient supposés obturer de manière étanche Des raccords tournants de l'état de la technique ont souvent été réalisés avec une bague externe qui tourne autour d'une bague interne,

des joints d'étanchéité radiaux étant disposés entre elles.

Les pressions internes élevées entraînent souvent des déflections des bagues, ce qui augmente l'intervalle de jeu radial Les matériaux communément utilisés pour réaliser de tels joints d'étanchéité ne peuvent effectivement pas combler cet intervalle tout en maintenant l'intégrité en pression du joint En conséquence, les matériaux communément utilisés pour réaliser ces joints ont été renforcés ou armés

avec différents éléments afin d'augmenter la résistance phy-

sique des matériaux, de manière à combler les intervalles

de jeu radiaux Malheureusement, les éléments de renforce-

ment ou d'armature tendent à rendre les matériaux composites

constitutifs des joints moins élastiques et plus abrasifs.

En conséquence, un joint d'étanchéité formé avec ces compo-

sites doit avoir une plus grande force de contact, afin de

réaliser un joint étanche, car les matériaux moins élasti-

ques ont augmenté la résistance au remplissage des micro-

gorges dans la surface d'étanchéité en regard, de manière à réaliser une fermeture étanche à l'encontre de tout passage de fluide L'effort de contact plus élevé et la

nature plus abrasive des éléments de renforcement des maté-

riaux composites tendent à augmenter l'usure à la fois du joint d'étanchéité et de la surface en regard du joint, ce

qui entraîne fréquemment une perte de l'intégrité en-pres-

sion du joint d'étanchéité Afin de résoudre les problèmes liés à l'extrusion des matériaux des joints d'étanchéité

dans l'intervalle, l'état de la technique a également uti-

lisé des bagues anti-extrusion en métal ou en matière plas-

tique rigide, afin de supporter des éléments d'étanchéité et de combler l'intervalle de jeu entre les bagues d'un

raccord tournant pour fluides Malheureusement, ces réalisa-

tions de l'état de la technique ne se sont pas avérées comme

étant totalement satisfaisantes.

Conformément à la présente invention, on propose un raccord tournant et étanche pour fluides comprenant, (a) une première et une seconde bague de raccord, qui sont adjacentes et rotatives l'une par rapport à l'autre autour d'un axe longitudinal, central et commun, et qui

délimitent un intervalle de jeu annulaire, en forme de cou-

ronne, entre elles, afin de permettre un mouvement de rota-

tion relative entre la première et la seconde bague de raccord, la première bague présentant une gorge annulaire de logement d'un joint d'étanchéité qui est adjacente à l'intervalle de jeu; (b) un joint d'étanchéité annulaire, positionné dans

la gorge annulaire de logement du joint et destinée à cons-

tituer un joint d'étanchéité pour fluides entre la première bague de raccord et la seconde bague de rac'cord, le joint d'étanchéité annulaire comportant un organe d'étanchéité

flexible et annulaire, et une bague anti-extrusion annu-

laire, relativement rigide, afin d'empêcher l'organe d'étan-

chéité flexible d'être déformé dans l'intervalle de jeu par la différence entre les pressions de fluide qui règnent de part et d'autre du joint annulaire, et des moyens de rappel

de l'organe d'étanchéité annulaire contre une face d'étan-

chéité adjacente sur la seconde bague, afin de réaliser le

dit joint-d'étanchéité aux fluides entre les bagues.

Dans plusieurs modes de réalisation décrits dans le

présent mémoire, le raccord tournant présente une configura-

tion de joint d'étanchéité radial ayant un intervalle de jeu de forme cylindrique qui s'étend symétriquement autour de l'axe longitudinal central Dans d'autres variantes de réalisation décrites dans le présent mémoire, le raccord tournant présente une configuration de joint facial ayant un intervalle de jeu de forme plate et-radial, positionné

symétriquement autour de l'axe longitudinal central.

De manière pratique, le rappel mentionné ci-dessus est réalisé par un ressort positionné dans la gorge de logement du joint d'étanchéité, afin de rappeler l'organe d'étanchéité annulaire contre ladite surface d'étanchéité

sur la seconde bague de raccord.

En plus du ressort, ou en alternative à ce dernier, la différence entre les pressions qui règnent de part et d'autre du joint d'étanchéité sert de pression de rappel de l'organe d'étanchéité annulaire contre la surface

d'étanchéité sur la seconde bague de raccord, et sert éga-

lement à minimiser l'intervalle d'extrusion du joint d'étanchéité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

seront mieux compris à la lecture de la description qui va

suivre de plusieurs exemples de réalisation, et en se réfé-

rant aux dessins annexés, sur lesquels

la figure 1 représente une vue en coupe et en élé-

vation d'un premier type connu de raccord tournant pour -

fluides, présentant une configuration de joint d'étanchéité de type radial, les figures 2, 3, 5 et 7 sont des vues en coupe respectivement au travers d'un premier, d'un second, d'un troisième et d'un quatrième exemple de joint d'étanchéité, conforme à la présente invention, de type facial pour raccord tournant, et les figures 4-et 6 représentent des vues en coupe respectivement au travers d'un premier et d'un second

exemple de joint d'étanchéité conforme à la présente inven-

tion, de type radial pour raccord tournant.

En référence à la figure 1, on a représenté un premier type connu de raccord tournant 10 pour fluides, comportant des joints d'étanchéité radiaux pour fluides Plusieurs

passages de fluides ou conduites 12 non rotatives, de diffé-

rents diamètres, s'étendent verticalement à l'intérieur du raccord tournant, jusqu'à différents niveaux respectifs dans ce dernier De manière typique, ces passages ou conduites transportent du gaz, du pétrole, de l'air, de l'eau ou

d'autres fluides, soit vers le haut jusqu'au raccord tour-

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nant 10, soit vers le bas à partir de ce dernier, et à des pressions allant jusqu'à 4,2 x 104 k Pa Le niveau le plus elevé du raccord tournant pour fluides est la référence pour les autres niveaux, et il comprend une bague interne 14 de raccord, relativement fixe, et une bague externe 16 de raccord, qui est-rotative Les bagues interne 14 et externe

16 de raccord délimitent entre elles un collecteur 18 annu-

laire de fluide L'un des passages de fluides 12 est raccor-

dé par un accouplement 19, au travers de la paroi interne de la bague 14, au collecteur annulaire de fluide 18, et,

de manière analogue, un accouplement 20 (représenté seule-

ment pour certains des niveaux inférieurs du raccord tour-

nant pour fluides) s'étend à partir de la paroi externe de la bague externe 16 de raccord L'agencement est tel qu'un passage de fluide est établi de l'accouplement 20, par l'intermédiaire du collecteur de fluide 18, à l'un des

passages de fluides verticaux 12, tout-en permettant égale-

ment la rotation de l'accouplement 20 et de la bague externe 16 du raccord par rapport à la bague interne 14, qui est

fixe, du raccord et du passage de fluide ou conduite 12.

Les bagues interne 14 et externe 16 du raccord ont un axe longitudinal concentrique commun 21, et la rotation de la bague externe 16 s'effectue également autour de cet axe commun.

Les bagues interne 14 et externe 16 du raccord délimi-

tent entre elles des petits intervalles de jeu 22 annulaires, supérieur et inférieur, destinés à permettre les mouvements de rotation relative La figure 1 représente un type radial de joint d'étanchéité pour raccord tournant, dans lequel

l'intervalle de jeu 22 présente une-forme générale cylin-

drique Plusieurs joints d'étanchéité annulaires 24 sont disposés dans les intervalles de jeu 22, afin d'assurer l'étanchéité du collecteur de fluide, tout en permettant

également les mouvements de rotation relative.

Les joints tournants pour fluides connus dans l'état de la technique utilisent également un second type de joint tournant pour fluides, présentant une configuration de joint d'étanchéité de type facial, dont la structure est représentée, d'une manière générale, en pointillés sur le

côté droit du second niveau à partir du haut du joint tour-

nant pour fluides représenté sur la figure 1 Dans ce type de joint d'étanchéité, chaque collecteur de fluide est déli- mité par une bague de joint supérieure et une bague de joint inférieure, et l'intervalle de jeu 26 entre elles est un intervalle radial, de forme plate, s'étendant symétriquement autour de l'axe 21 longitudinal, central et commun Dans un joint tournant pour fluides ayant un joint d'étanchéité de type facial, les bagues de joint supérieure et inférieure sont communément réalisées comme des parties distinctes et chacune d'une seule pièce, qui sont rotatives l'une par rapport à l'autre Plusieurs joints d'étanchéité annulaires 28 sont montés dans l'intervalle 26 radial et plat, et ces joints d'étanchéité fonctionnent de manière similaire au

joint d'étanchéité annulaire 24 précédemment décrit.

En se référant à la figure 2, un joint tournant pour fluides, de type facial, est formé entre une première bague de raccord ou bague supérieure 36 et une seconde bague de

raccord, ou bague inférieure 38, de sorte qu'un petit inter-

valle de jeu 40, plat et annulaire, soit formé entre les deux bagues Une gorge annulaire 42, de logement d'un joint d'étanchéité, est formée autour de la bague supérieure 36,

et en communication-avec l'intervalle 40, afin de loger et.

de positionner les composants d'un joint d'étanchéité annu-

laire Le joint d'étanchéité annulaire comporte un organe d'étanchéité 44, souple et annulaire destiné à former un joint d'étanchéité facial pour fluides entre les deux bagues 36, 38 mobiles l'une par rapport à l'autre, et une bague

anti-extrusion 46, relativement rigide La bague anti-extru-

sion 46 présente une section en forme de L, l'organe

d'étanchéité 44 étant positionné à l'intérieur de l'évide-

ment formé entre les deux pattes de la bague 46 La bague anti-extrusion 46 fonctionne de manière à empêcher l'organe d'étanchéité souple 44 d'être extrudé dans l'intervalle de jeu 40, par la différence relativement élevée entre les pressions de fluide qui existent de part et d'autre du joint d'étanchéité Un joint d'étanchéité torique 48 est disposé dans une gorge annulaire 51 ménagée dans la face externe de la bague anti-extrusion 46, afin de réaliser un joint d'étanchéité relativement statique entre la bague anti-

extrusion 46 et le côté latéral externe de la gorge annu-

laire 42.

Des ressorts de compression à spires 50 sont position-

nés à des intervalles réguliers, autour de la circonférence de la bague anti-extrusion, et s'étendent en compression entre la paroi supérieure de la gorge de logement du joint

d'étanchéité et la surface supérieure de la bague anti-

extrusion, afin de rappeler la bague anti-extrusion, et également l'organe d'étanchéité 44 positionné sous cette

dernière, contre la surface d'étanchéité supérieure, relati-

vement plate, de la bague inférieure 38, afin de réaliser

un joint d'étanchéité initial, à basse pression La diffé-

rence de pression entre les pressions qui règnent de part

et d'autre du joint d'étanchéité, ou pression différen-

tielle s'exerçant sur le joint, fonctionne également de manière à aider ce rappel, du fait que la pression interne de fluide, relativement élevée, qui règne dans le collecteur 18 est accessible par l'intervalle 40, et un jeu entre les

côtés internes du joint d'étanchéité 44 et de la bague anti-

extrusion 46 et le côté interne de la gorge 42, afin de

transmettre la pression interne élevée P à la surface supé-

rieure de la bague anti-extrusion 46 Un intervalle 52, relativement petit, d'extrusion-du joint d'étanchéité, existe entre le bord inférieur de la bague anti-extrusion

46 et la surface d'étanchéité supérieure de la bague infé-

rieure 38, de sorte que la pression différentielle élevée

sollicitant la bague anti-extrusion sert à comprimer ferme-

ment le joint 44 contre la surface d'étanchéité supérieure

de la bague inférieure 38 En des termes légèrement diffé-

rents, la différence de diamètre entre le joint d'étanchéité facial au niveau du bord inférieur de l'organe d'étanchéité 44 etle joint d'étanchéité torique 48 créee une surface de piston annulaire afin de forcer la bague anti-extrusion vers le bas, contre la face d'étanchéité supérieure de la bague inférieure 38 La force vers le bas qui s'exerce sur

la bague anti-extrusion 46 à la fois par la pression diffé-

rentielle et les ressorts 50 tend à comprimer l'organe d'étanchéité 44, afin de minimiser ou d'éliminer l'intervalle 52 d'extru 5 ion du joint d'étanchéité, de manière à empêcher ainsi efficacement l'extrusion du joint 44 dans l'intervalle -52. L'organe d'étanchéité 44 présente une fente concave, en forme de V, dans son côté interne, et cette fente s'étend le long de sa périphérie annulaire, et tend à tirer avantage de toute pression différentielle existant entre la face inférieure de la fente en V et la surface inférieure de l'organe d'étanchéité 44, afin de rappeler l'organe d'étanchéité 44 fermement contre la surface d'étanchéité supérieure de la bague inférieure 38, en réalisant ainsi

un joint d'étanchéité facial efficace à ce niveau.

La structure de joint d'étanchéité représentée sur

la figure 2 procure également un joint d'étanchéité annulai-

re, librement flottant,-qui peut compenser des variations

limitées de l'intervalle de jeu 40, de la manière suivante.

Comme représenté sur la figure 2, un jeu limité existe entre le sommet de la bague anti-extrusion 46 et le sommet de la gorge annulaire 42, et ce jeu limité permet un mouvement vertical limité de la bague anti-extrusion dans la gorge,

afin de compenser toute variation de l'intervalle de jeu.

Ce mouvement limité n'affecte pas sensiblement l'intervalle

d'extrusion du joint d'étanchéité.

La figure 3 présente un second mode de réalisation,

dans lequel un organe d'étanchéité 54 de type facial, rota-

tif, à faible frottement, et mis en oeuvre par la pression,

est réalisé avec une bague anti-extrusion 56 solidaire.

L'organe d'étanchéité 54 est constitué par un corps élasti-

que et annulaire, qui présente une gorge annulaire 60 dans sa face externe afin de loger un joint d'étanchéité torique 58, destiné à réaliser un joint d'étanchéité relativement statique entre l'organe d'étanchéité 54 et le côté lateral externe de la gorge annulaire 42 de logement du joint d'étanchéité D'une manière similaire au mode de réalisation de la figure 1, des ressorts de compression à spires 50 s'étendent en compression entre la paroi supérieure de la gorge 42 de logement du joint et la surface supérieure de

l'organe d'étanchéité 54, afin de rappeler la face infé-

rieure du joint 54 contre la surface d'étanchéité supérieure de la bague inférieure 38, de manière à constituer un joint

d'étanchéité initial, à basse pression La pression diffé-

rentielle s'exerçant sur le joint d'étanchéité rappelle éga-

lement la face inférieure du joint 54 contre la surface d'étanchéité supérieure de la bague inférieure 38 D'une manière similaire au mode de réalisation de la figure 2, une surface de piston annulaire, formée par la différence

de diamètre de joints d'étanchéité entre le joint d'étan-

chéité torique 58 et la zone de contact étanche du joint facial 54, créee une nette différence de pression, dirigée vers le bas, afin de rappeler la face inférieure du joint 54 contre la surface d'étanchéité supérieure de la bague

inférieure 38 La force de pression différentielle qui.

s'exerce sur le joint d'étanchéité annulaire détermine, dans une mesure limitée, la force de frottement entre le joint facial 54 et la bague inférieure 38, et les diamètres des joints d'étanchéité peuvent être choisis afin de minimiser cette force de frottement, tout en maintenant cependant l'intégrité en pression du joint étanche aux fluides Le mode de réalisation de la figure 3 procure également un joint d'étanchéité annulaire, librement flottant, d'une manière fonctionnellement équivalente au mode de réalisation

de la figure 2.

La figure 4 présente un raccord tournant pour fluides comportant un joint d'étanchéité radial qui comprend des composants librement flottants destinés à compenser les problèmes d'excentricité qui peuvent être rencontrés avec un joint d'étanchéité de type radial Les joints d'étanché

ité connus dans l'état de la technique se comportent généra-

lement de manière satisfaisante, dans les raccords tournants pour fluides équipés de joints d'étanchéité radiaux, aussi

longtemps que les bagues de raccord interne et externe res-

tent concentriques Cependant, toute excentricité relative entre les bagues de raccord interne et externe entraîne souvent une rupture des bagues anti-extrusion en matière plastique, ou une déformation de ces dernières au point qu'elles deviennent inefficaces D'un autre côté, des bagues

anti-extrusion métalliques pourraient endommager les sur-

faces d'étanchéité des bagues interne et externe, si ces

bagues deviennent excentrées l'une par rapport à l'autre.

De plus, l'excentricité entraîne souvent une charge radiale non uniforme du joint d'étanchéité, qui peut affecter de manière défavorable l'intégrité du joint ou entraîner une usure inégale du joint d'étanchéité, d'o il peut résulter une défaillance prématurée du joint d'étanchéité Les modes

de réalisation décrits dans le présent mémoire, et en parti-

culier en référence à la figure 4, sont conçus afin de com-

penser l'excentricité dans les bagues de raccord interne et externe et afin d'empêcher toute extrusion indésirable

du joint d'étanchéité dans l'intervalle de jeu.

En référence à la figure 4, le raccord tour-

nant comprend une bague interne 64 de raccord et une bague

externe 66 de raccord, qui délimitent entre elles un inter-

valle de jeu radial 68 Une bague 70 de retenue du joint d'étanchéité est fixée en place par plusieurs boulons 72

(dont un seul est représenté),et un joint d'étanchéité tori-

que 74 assure l'étanchéité entre les deux composants La

bague 70 de retenue du joint et la bague externe 66 délimi-

tent ensemble une gorge annulaire 76 de logement d'un joint

d'étanchéité, en communication avec l'intervalle, de jeu 68.

Un joint d'étanchéité annulaire comprend un organe d'étan-

chéité 78, souple et annulaire, et une bague anti-extrusion

, en forme de L, de manière similaire au mode de réalisa-

tion de la figure 2 La surface inférieure de la bague anti-

extrusion 80 délimite une gorge annulaire 82 destinée à

loger un joint torique 84, afin de réaliser un joint d'étan-

il chéité entre la bague anti-extrusion 80 et la bague 70 de retenue du joint La bague anti-extrusion 80, librement flottante, est initialement écartée de la bague interne 64

du raccord d'un intervalle 86, relativement petit, d'extru-

sion du joint d'étanchéité. En fonctionnement, la pression interne est transmise, par l'intervalle de jeu 68, au-dessus du joint radial 78 et de la bague anti-extrusion 80, jusqu'au côté externe de

la bague anti-extrusion, de sorte que la pression différen-

tielle s'exerçant sur le joint d'étanchéité presse la bague antiextrusion contre la surface externe de la bague interne 64 En conséquence, cet agencement fonctionne en réponse

à la pression, d'une manière similaire au mode de réalisa-

tion de la figure 2 De plus, un jeu est ménagé entre le diamètre externe de la gorge 76 de logement du joint, et permet des mouvements horizontaux, excentriques et limités de la bague externe 66 par rapport à la bague interne 64, sans affecter de manière défavorable l'intervalle 86 d'extrusion du joint ou la charge radiale de l'élément

d'étanchéité 78.

La figure 5 représente un mode de réalisation d'un

raccord tournant pour fluides comportant un joint d'étan-

chéité facial, qui est similaire, sur le plan du concept, à celui du mode de réalisation de la figure 4 La bague de raccord supérieure 36 présente une gorge 88 de logement d'un joint d'étanchéité, dans laquelle sont montés un élément d'étanchéité 90 et une bague 92 anti-extrusion, en forme de L Une gorge annulaire 94 ménagée dans la surface du

dessous de la bague anti-extrusion 92, loge un joint d'étan-

chéité torique 96, destiné à assurer l'étanchéité entre la

bague anti-extrusion et la bague inférieure 38 En fonction-

nement, la pression différentielle qui s'exerce sur le joint d'étanchéité presse la bague anti-extrusion-vers le bas,

contre la surface supérieure de la bague de raccord inf -

rieure 38, de sorte que les deux éléments restent fixés l'un

contre l'autre Toute rotation de la bague de raccord supé-

rieure 36 entraîne le déplacement de cette dernière par rapport aux éléments du joint d'étanchéité, de sorte que

la gorge 88 de logement du joint d'étanchéité tourne effec-

tivement par rapport aux éléments du joint d'étanchéité qu'elle contient La pression différentielle qui s'exerce sur le joint d'étanchéité presse également la surface externe de l'élément d'étanchéité 90 contre la paroi externe de la gorge 88 de logement du joint d'étanchéité En effet, ce mode de réalisation est un mode hybride entre un joint d'étanchéité facial et un joint d'étanchéité radial, car, bien qu'il présenteune configuration analogue à celle d'un

joint facial, le joint dynamique entre l'élément d'étanché-

ité 90 et la paroi externe de la gorge 88 de logement du

joint est similaire, dans son concept, à un joint radial.

La figure 6 représente un agencement d'étanchéité radiale multi-éléments, pour un raccord tournant pour fluides qui comporte un élément d'étanchéité primaire 98,

un élément d'étanchéité secondaire 100, et une bague anti-

extrusion 102 L'élément d'étanchéité primaire correspond, dans sa fonction d'étanchéité primaire, aux éléments d'étanchéité 44, 54, 78 et 90, et il est réalisé dans un

matériau présentant d'excellentes caractéristiques d'étan-

chéité, tel qu'un matériau très élastique mais à faible

résistance, par exemple un caoutchouc ou du Teflon Sa fonc-

tion primaire est de réaliser un joint d'étanchéité aux fluides contre la paroi externe de la bague 64 L'élément d'étanchéité secondaire 100 est réalisé en un matériau ayant de moins bonnes caractéristiques d'étanchéité et une plus grande résistance que l'élément d'étanchéité primaire La fonction essentielle de l'élément d'étanchéité secondaire est d'empêcher l'extrusion du joint primaire 98 et également de fonctionner comme un joint de renfort, dans le cas d'une fuite au travers du joint primaire La bague anti-extrusion 102 remplit la même fonction d'anti- extrusion que les éléments 46, 54, 70 et 92, et elle peut être réalisée en un matériau de grande résistance, de nature métallique ou non- métallique, et elle présente généralement des propriétés d'étanchéité faibles ou nulles, la fonction primaire de l'élément anti-extrusion étant de remplir l'intervalle de

jeu radial et de constituer un support pour le joint pri-

maire et pour le joint secondaire, afin d'empêcher toute

extrusion de l'un de ces joints.

Le joint primaire 98, le joint secondaire 100 et la

bague anti-extrusion 102 présentent chacun une gorge cir-

conférentielle, respectivement 104, 106 et 108, ménagées dans les surfaces inférieures de ces éléments et dans

lesquelles des joints toriques 110, 112 et 114 respective-

ment sont positionnés afin de réaliser des joints d'étan-

chéité respectivement entre les joints primaire et secon-

daire, le joint secondaire et la bague anti-extrusion, et

la bague anti-extrusion et la bague de retenue du joint.

Les joints d'étanchéité toriques permettent un mouvement relatif entre les composants du joint, sans perte de pression Des ressorts circonférentiels externes 116, qui peuvent être des ressorts à spires, sont disposés dansdes gorges circonférentielles autour des éléments 98, 100 et 102, afin de contraindre chacun d'eux à venir en contact intime avec la paroi externe de la bague interne 64 La pression différentielle s'exerçant sur le joint, et qui est maintenue par les joints toriques 110, 112 et 114, rappelle également les éléments, en particulier les éléments 100 et

102, contre la paroi externe de la bague interne.

La figure 7 représente une configuration de joint facial, qui est comparable à la réalisation radiale de la figure 6 La configuration de joint d'étanchéité facial comprend un joint d'étanchéité primaire 118, un joint d'étanchéité secondaire 120, et une bague anti-extrusion

122, des joints toriques 124, 126 et 128 servant respecti-

vement à assurer l'étanchéité entre le joint primaire 118 et le joint secondaire 120, le joint secondaire 120 et la bague anti-extrusion 122, et la bague anti-extrusion 122 et la bague supérieure 36 Les éléments 118, 120 et 122 sont rappelés contre la face supérieure de la bague inférieure 38 par une série de ressorts 130, 132 et 134, qui peuvent être des ressorts à lame, comme représenté, ou tout autre type approprié de ressort La pression différentielle qui s'exerce sur le joint sert également à rappeler-les éléments, et en particulier les éléments 120 et 122, contre la face

supérieure de la bague inférieure, d'une manière sensible-

ment identique à celle décrite ci-dessus. Bien entendu, diverses'modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs,

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Raccord tournant et étanche pour fluides, caracté-

risé en ce qu'il comprend: (a) une première et une seconde bague de raccord ( 36, 38, 66, 64), qui sont adjacentes et rotatives l'une par rapport à l'autre, autour d'un axe longitudinal central et commun, et qui délimitent entre elle S un intervalle de jeu ( 40,68) annulaire et en forme de couronne, afin de permettre un mouvement de rotation relative entre la première et la seconde bague de raccord ( 36,38,66,64), la première bague

( 36,66) présentant une gorge annulaire ( 42,76,88) de loge-

ment d'un joint d'étanchéité et adjacente à l'intervalle de jeu; (b) un joint d'étanchéité annulaire, disposé dans la gorge annulaire ( 42,76,88) de logement du joint et destiné à constituer un joint d'étanchéité aux fluides entre la première bague de raccord ( 36,66) et la seconde bague de raccord ( 38, 64),le -joint d'étanchéité annulaire comportant un organe d'étanchéité flexible et annulaire ( 44,54,78,90, 98,100,118,120), et une bague anti-extrusion ( 46,56,80,92, 102,122), annulaire et relativement rigide, destinée à empêcher l'organe d'étanchéité flexible d'être déformé dans l'intervalle de jeu ( 40,68) par la différence entre les pressions de fluide qui existent de part et d'autre du joint

d'étanchéité annulaire,-et des moyens ( 50, 116, 130-132-

134) destinés à rappeler l'organe d'étanchéité annulaire ( 44,54,78,90,98, 100,118,120) contre une face d'étanchéité adjacente de la seconde bague ( 38,64) afin de réaliser le

joint d'étanchéité aux fluides entre les bagues.

2 Raccord selon la revendication 1, caractérisé en

ce que les moyens de rappel comprennent des moyens élasti-

ques ( 50,116,130,132,134) positionnés dans la gorge ( 42,76, 88) de logement du joint d'étanchéité, afin de solliciter l'organe d'étanchéité annulaire ( 44,54,78,90,118,120,98,100) contre la face d'étanchéité de la seconde bague de raccord

( 38,64).

3 Raccord selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens élastiques ( 50) prennent appui contre la

bague anti-extrusion ( 46) et rappellent la bague anti-extru-

sion contre l'organe d'étanchéité annulaire ( 44) afin de solliciter cet organe d'étanchéité ( 44) contre la face d' étanchéité de la seconde bague de raccord ( 38).

4 Raccord selon l'une des revendications 1 à 3,

caractérisé en ce que les moyens de rappel comprennent la différence entre les pressions de fluide qui existent, en fonctionnement, de part et d'autre du joint d'étanchéité

annulaire.

Raccord selon la revendication 4, caractérisé en

ce que ladite différence de pression agit sur la bague anti-

extrusion ( 42,80) et rappelle la bague anti-extrusion contre l'organe d'étanchéité annulaire ( 44,78) afin de solliciter cet organe annulaire contre la face d'étanchéité de la

seconde bague de raccord ( 38,64).

6 Raccord selon l'une des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que l'organe d'étanchéité annulaire ( 44, 78, 88) présente une fente annulaire en forme de V. 7 Raccord selon la revendication 6, caractérisé en

ce que la fente en forme de V que présente l'organe d'étan-

chéité annulaire ( 44,78) est en communication avec l'inter-

valle de jeu ( 40,68).

8 Raccord selon l'une des revendications 1 à 7,

caractérisé en ce que la bague anti-extrusion ( 46,80,92) présente unesection en forme de L et l'organe d'étanchéité annulaire ( 44,78,88) est positionné entre les pattes de

ladite bague anti-extrusion.

9 Raccord selon l'une des revendications 1 à 8,

caractérisé en ce que le joint d'étanchéité annulaire com-

prend un second organe d'étanchéité annulaire ( 100,120) positionné entre l'organe d'étanchéité flexible ( 98,118)

et la bague anti-extrusion ( 102,122).

Raccord selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend des joints d'étanchéité toriques ( 110,124, 112,126) positionnés entre l'organe d'étanchéité flexible ( 98,118) et le second organe d'étanchéité ( 100,120), et entre le second organe d'étanchéité ( 100,120) et la bague

anti-extrusion ( 102,122).