FR2755490A1

FR2755490A1 - Joint seal for rotating shaft in housing for hydraulic pumps or motors

Info

Publication number: FR2755490A1
Application number: FR9613584A
Authority: FR
Inventors: Louis Martin
Original assignee: Poclain Hydraulics France SA
Current assignee: Poclain Hydraulics France SA
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1996-11-07
Publication date: 1998-05-07
Anticipated expiration: 2016-11-07
Also published as: FR2755490B1

Abstract

The seal is for two parts (10,12) with cylindrical faces (14,16) facing each other on the same axis (18). A cylindrical groove (20) is provided in the face of the outer part (12) in which are placed the two rings forming the seal. The first ring is in plastics and is in contact with the face (16) of the inner part (10) and the second ring (28). This ring is an elastic ring which cooperates with the first ring to press it onto the face of the inner part. The plastics ring (26) has a radial face (26a) which is in contact with the radial wall (20a) of the groove (20), an axial face (26b) which is in contact with the face and an oblique face (26c) arranged to cooperate with the elastic ring. The section of the plastic ring is in the form of a right angle triangle in which the longitudinal face (1b) is equal to the radial face (1a).

Description

La présente invention concerne un assemblage pour un mécanisme à fluide sous pression tel qu'un moteur ou une pompe hydraulique, qui comprend deux pièces, respectivement interne et externe, susceptibles de tourner l'une par rapport à l'autre, la pièce externe présentant un évidement ayant une face cylindrique et la pièce interne étant disposée dans ledit évidement et présentant une face cylindrique, de même axe que la face cylindrique de la pièce externe et située en regard de ladite face,
I'assemblage comportant un ensemble d'étanchéité comprenant une gorge annulaire ménagée dans la face cylindrique d'une première desdites pièces et un joint d'étanchéité comprenant une première bague, dite "bague plastique", réalisée en matériau plastique et susceptible d'entrer en contact étanche avec la face cylindrique de la deuxième pièce, et une deuxième bague, dite "bague élastique", disposée dans la gorge et susceptible de coopérer avec la bague plastique pour solliciter cette dernière dans le sens de son application sur ladite face cylindrique de la deuxième pièce.The present invention relates to an assembly for a pressurized fluid mechanism such as a motor or a hydraulic pump, which comprises two parts, respectively internal and external, capable of rotating with respect to each other, the external part having a recess having a cylindrical face and the internal part being disposed in said recess and having a cylindrical face, of the same axis as the cylindrical face of the external part and located opposite said face,
I'assembly comprising a sealing assembly comprising an annular groove formed in the cylindrical face of a first of said parts and a seal comprising a first ring, called "plastic ring", made of plastic material and capable of entering in tight contact with the cylindrical face of the second part, and a second ring, known as an "elastic ring", disposed in the groove and capable of cooperating with the plastic ring to urge the latter in the direction of its application on said cylindrical face the second room.

Par exemple, la pièce interne peut être constituée par un arbre ou un tronçon de l'arbre d'un moteur, ou par le distributeur de fluide de ce moteur, tandis que la pièce externe peut être constituée par une partie du carter du moteur. For example, the internal part can be constituted by a shaft or a section of the shaft of an engine, or by the fluid distributor of this engine, while the external part can be constituted by a part of the motor casing.

De manière générale, I'assemblage sert à ménager une chambre étanche entre les deux pièces en rotation relative. La pression dans cette chambre étanche peut atteindre des valeurs élevées, par exemple 300 bar. La vitesse relative des deux pièces dont l'une est en rotation par rapport à l'autre peut atteindre 5 m/s. La distance parcourue par l'assemblage du fait de la rotation relative entre les deux pièces peut atteindre 1.000 km avant une usure préjudiciable à la fiabilité de la pompe ou du moteur. In general, the assembly serves to provide a sealed chamber between the two parts in relative rotation. The pressure in this sealed chamber can reach high values, for example 300 bar. The relative speed of the two parts, one of which is rotating relative to the other, can reach 5 m / s. The distance traveled by the assembly due to the relative rotation between the two parts can reach 1,000 km before wear detrimental to the reliability of the pump or the motor.

Un assemblage de ce type est connu, par exemple par le brevet français n 1 276 116. La bague plastique est une bague de friction, généralement réalisée en un matériau du type du polytétrafluoroéthylène ou du polyamide. Elle est plaquée contre la face cylindrique de la deuxième pièce à l'aide de la bague élastique, par exemple constituée par un joint torique en élastomère ou en caoutchouc. An assembly of this type is known, for example from French Patent No. 1,276,116. The plastic ring is a friction ring, generally made of a material of the polytetrafluoroethylene or polyamide type. It is pressed against the cylindrical face of the second part using the elastic ring, for example constituted by an O-ring made of elastomer or rubber.

Dans le brevet français précité, la bague plastique présente une section rectangulaire, dont la longueur des petits côtés est environ égale au quart de la longueur des grands côtés. In the aforementioned French patent, the plastic ring has a rectangular section, the length of the short sides of which is approximately equal to a quarter of the length of the long sides.

Ce type d'assemblage est satisfaisant du point de vue de l'étanchéité, mais présente l'inconvénient de provoquer une usure très importante et rapide du joint et, plus précisément, une usure de la bague élastique due à la rotation relative entre la bague plastique et la bague élastique. En effet, la bague plastique étant en contact de frottement avec la face cylindrique de la deuxième pièce, elle a tendance à être entraînée en rotation par cette dernière. En revanche, la bague élastique étant pressée dans le fond de la gorge ménagée dans la première pièce, elle reste immobile par rapport à cette pièce. Il en résulte un mouvement de rotation des deux bagues l'une par rapport à l'autre qui entraîne l'usure de la bague élastique sur sa surface de contact avec la bague plastique. This type of assembly is satisfactory from the point of view of sealing, but has the drawback of causing very significant and rapid wear of the seal and, more precisely, wear of the elastic ring due to the relative rotation between the ring. plastic and elastic ring. Indeed, the plastic ring being in frictional contact with the cylindrical face of the second part, it tends to be driven in rotation by the latter. On the other hand, the elastic ring being pressed into the bottom of the groove formed in the first part, it remains stationary relative to this part. This results in a rotational movement of the two rings relative to each other which causes wear of the elastic ring on its contact surface with the plastic ring.

La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient et de proposer un assemblage dans lequel le joint d'étanchéité, en particulier la bague élastique, est moins soumis au risque d'usure. The object of the present invention is to remedy this drawback and to propose an assembly in which the seal, in particular the elastic ring, is less subject to the risk of wear.

Ce but est atteint grâce au fait que la bague plastique a une face radiale apte à coopérer avec une face radiale de la paroi de la gorge, une face axiale apte à coopérer avec la face cylindrique de la deuxième pièce et une face oblique apte à coopérer avec la bague élastique, ladite bague plastique présentant une section axiale ayant sensiblement la forme d'un triangle rectangle dont un premier et un deuxième côté correspondent respectivement à la face radiale et à la face axiale, et dont le troisième côté forme l'hypoténuse du triangle et correspond à la face oblique, et au fait que la longueur du deuxième côté du triangle est inférieure ou sensiblement égale à celle du premier côté. This object is achieved thanks to the fact that the plastic ring has a radial face capable of cooperating with a radial face of the wall of the groove, an axial face capable of cooperating with the cylindrical face of the second part and an oblique face capable of cooperating. with the elastic ring, said plastic ring having an axial section having substantially the shape of a right triangle of which a first and a second side correspond respectively to the radial face and to the axial face, and whose third side forms the hypotenuse of the triangle and corresponds to the oblique face, and to the fact that the length of the second side of the triangle is less than or substantially equal to that of the first side.

Grâce à ces dispositions, la bague plastique coopère, par sa face axiale, avec la face cylindrique de la deuxième pièce tandis qu'elle coopère, par sa face radiale, avec une paroi radiale de la gorge ménagée dans la face cylindrique de la première pièce (cette paroi radiale se trouve du côté de la zone de basse pression). De plus, comme on le comprendra mieux dans la suite, la surface de contact entre la face axiale la bague plastique et la face cylindrique de la deuxième pièce est nettement inférieure à la surface de contact entre la face radiale de cette bague plastique et la paroi radiale de la gorge. Thanks to these arrangements, the plastic ring cooperates, by its axial face, with the cylindrical face of the second part while it cooperates, by its radial face, with a radial wall of the groove formed in the cylindrical face of the first part. (this radial wall is on the side of the low pressure zone). In addition, as will be better understood below, the contact surface between the axial face of the plastic ring and the cylindrical face of the second part is significantly less than the contact surface between the radial face of this plastic ring and the wall. radial throat.

Par conséquent, le couple de frottement entre la bague plastique et la face cylindrique de la deuxième pièce est nettement moins important que le couple d'adhérence entre cette même bague plastique et la face radiale de la gorge ménagée dans la face cylindrique de la première pièce. Il en résulte que cette bague plastique n'a plus tendance à être entraînée en rotation avec la deuxième pièce, mais tend plutôt à rester fixe en rotation par rapport à la première pièce. Ainsi, la bague plastique et la bague élastique restent fixes l'une par rapport à l'autre et l'usure de la bague élastique sur sa surface de contact avec la bague plastique est considérablement diminuée. Consequently, the friction torque between the plastic ring and the cylindrical face of the second part is significantly less than the adhesion torque between this same plastic ring and the radial face of the groove formed in the cylindrical face of the first part. . As a result, this plastic ring no longer tends to be rotated with the second part, but rather tends to remain fixed in rotation relative to the first part. Thus, the plastic ring and the elastic ring remain fixed relative to each other and the wear of the elastic ring on its contact surface with the plastic ring is considerably reduced.

Par ailleurs, la bague plastique étant réalisée en un matériau beaucoup plus résistant que la bague élastique, l'usure qui peut se produire dans la région de sa face axiale en contact avec la face cylindrique de la deuxième pièce qui se déplace par rapport à cette bague, est nettement moins importante que celle qui, dans l'art antérieur, affectait la bague élastique. Furthermore, the plastic ring being made of a material much more resistant than the elastic ring, the wear which can occur in the region of its axial face in contact with the cylindrical face of the second part which moves relative to this ring, is clearly less important than that which, in the prior art, affected the elastic ring.

De manière avantageuse, la face axiale de la bague plastique présente une cavité ouverte du côté opposé à sa face radiale. Advantageously, the axial face of the plastic ring has an open cavity on the side opposite to its radial face.

Cette cavité est donc en communication avec la zone de haute pression à étancher, ce qui permet de diminuer l'effort d'appui de la face axiale de la bague plastique sur la face cylindrique de la deuxième pièce. This cavity is therefore in communication with the high pressure zone to be sealed, which makes it possible to reduce the bearing force of the axial face of the plastic ring on the cylindrical face of the second part.

Ainsi, la tendance de la bague plastique à être entraînée en rotation avec la deuxième pièce est encore diminuée.Thus, the tendency of the plastic ring to be driven in rotation with the second part is further reduced.

Il est également avantageux que la face radiale de la bague plastique présente une cavité ouverte du côté opposé à sa face oblique. It is also advantageous for the radial face of the plastic ring to have an open cavity on the side opposite its oblique face.

Cette cavité située sur la face radiale est ainsi mise en communication avec la zone de basse pression que l'on souhaite isoler de la zone de haute pression située de l'autre côté de la bague. Il en résulte un effet de dépression qui plaque la face radiale de la bague plastique sur la paroi de la gorge contre laquelle elle est disposée, ce qui augmente encore la faculté de la bague plastique à rester fixe par rapport à la première pièce, c'est-à-dire à être entraînée en rotation avec elle par rapport à la deuxième pièce. This cavity located on the radial face is thus placed in communication with the low pressure zone which it is desired to isolate from the high pressure zone situated on the other side of the ring. This results in a vacuum effect which presses the radial face of the plastic ring on the wall of the groove against which it is arranged, which further increases the ability of the plastic ring to remain fixed relative to the first part, it that is to say to be driven in rotation with it relative to the second part.

Selon une variante avantageuse, particulièrement adaptée au cas où l'on souhaite réaliser une étanchéité à double effet (cas dans lequel les zones de haute pression et de base pression peuvent être alternativement situées de chaque côté de la gorge) le joint d'étanchéité comporte une bague élastique et deux bagues plastiques analogues. Les faces radiales de ces deux bagues plastiques sont disposées à l'opposé l'une de l'autre et sont respectivement susceptibles de coopérer avec une première et une deuxième faces radiales de la gorge, tandis que leurs faces axiales sont toutes deux susceptibles de coopérer avec la face cylindrique de la deuxième pièce. La bague élastique est quant à elle en appui sur les faces obliques des deux bagues plastiques qui sont toutes deux dirigées vers le fond de la gorge. According to an advantageous variant, particularly suitable for the case where it is desired to produce a double-effect seal (case in which the high pressure and base pressure zones can be alternately located on each side of the groove) the seal comprises an elastic ring and two similar plastic rings. The radial faces of these two plastic rings are arranged opposite one another and are respectively capable of cooperating with a first and a second radial faces of the groove, while their axial faces are both capable of cooperating with the cylindrical face of the second part. The elastic ring is in turn supported on the oblique faces of the two plastic rings which are both directed towards the bottom of the groove.

Les faces axiales et radiales des bagues plastiques peuvent être avantageusement pourvues des cavités précédemment évoquées. The axial and radial faces of the plastic rings can advantageously be provided with the cavities previously mentioned.

L'invention concerne également un joint composite du type précité. The invention also relates to a composite joint of the aforementioned type.

L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. The invention will be well understood and its advantages will appear better on reading the detailed description which follows, of embodiments shown by way of nonlimiting examples.

La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels:
- la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale partielle montrant un assemblage conforme à l'invention selon une première disposition,
- la figure 2 est une coupe analogue à celle de la figure 1 montrant un assemblage conforme à l'invention selon une deuxième disposition,
- les figures 3 et 4 montrent respectivement des variantes des figures 1 et 2,
- la figure 5 est également une coupe axiale schématique partielle montrant la variante de réalisation adaptée à l'obtention d'une étanchéité à double effet et,
- la figure 6 est une coupe partielle d'une variante de bague plastique selon l'invention.The description refers to the accompanying drawings in which:
FIG. 1 is a schematic view in partial axial section showing an assembly according to the invention according to a first arrangement,
FIG. 2 is a section similar to that of FIG. 1 showing an assembly according to the invention according to a second arrangement,
FIGS. 3 and 4 respectively show variants of FIGS. 1 and 2,
FIG. 5 is also a partial schematic axial section showing the alternative embodiment adapted to obtaining a double-effect seal and,
- Figure 6 is a partial section of a variant of plastic ring according to the invention.

La figure 1 montre schématiquement et partiellement un assemblage d'étanchéité entre une pièce interne 10 et une pièce externe 12. La pièce externe présente un évidement ayant une face cylindrique 14, évidement dans lequel est disposée la pièce interne 10. Celle-ci présente également une face cylindrique, indiquée par la référence 16, qui est située en regard de la face 14 de la pièce 12. Les faces 14 et 16 peuvent être séparées par un jeu j permettant un léger désaxage des pièces 10 et 12. Figure 1 shows schematically and partially a sealing assembly between an internal part 10 and an external part 12. The external part has a recess having a cylindrical face 14, recess in which is disposed the internal part 10. This also has a cylindrical face, indicated by the reference 16, which is situated opposite the face 14 of the part 12. The faces 14 and 16 can be separated by a clearance j allowing a slight misalignment of the parts 10 and 12.

Les deux pièces 10 et 12 sont susceptibles de tourner l'une par rapport à l'autre autour de l'axe de révolution 18. La partie de l'assemblage représenté présentant une symétrie de révolution par rapport à l'axe 18, puisque les faces 14 et 16 sont coaxiales d'axe 18, seule une demi-coupe axiale est réalisée sur la figure 1. De plus, cette coupe est partielle et ne montre que les parties des pièces 10 et 12 situées à proximité de l'ensemble d'étanchéité entre ces pièces. The two parts 10 and 12 are capable of rotating with respect to each other about the axis of revolution 18. The part of the assembly shown having a symmetry of revolution with respect to the axis 18, since the faces 14 and 16 are coaxial with axis 18, only an axial half-section is made in Figure 1. In addition, this section is partial and shows only the parts of parts 10 and 12 located near the assembly d between these parts.

Par exemple, la pièce 10 peut être un arbre ou un tronçon d'arbre d'un moteur hydraulique ou d'une pompe hydraulique, tandis que la pièce 12 peut être une partie du carter de ce moteur ou de cette pompe. For example, the part 10 can be a shaft or a section of shaft of a hydraulic motor or of a hydraulic pump, while the part 12 can be a part of the casing of this motor or of this pump.

Dans ce cas, les pressions sont ordinairement voisines de 1 bar avec des surpressions momentanées de l'ordre de 20 bar. Les vitesses relatives des pièces en rotation sont comprises entre 1 et 5 m/s. In this case, the pressures are usually close to 1 bar with momentary overpressures of the order of 20 bar. The relative speeds of the rotating parts are between 1 and 5 m / s.

Dans un autre exemple de carter, ce carter délimitant une chambre de défreinage, la pression continue est de l'ordre de 20 bar avec momentanément des surpressions de 50 bar et les vitesses relatives sont comprises entre 0,5 et 1,5 m/s. In another example of a casing, this casing delimiting a brake release chamber, the continuous pressure is of the order of 20 bar with momentary overpressures of 50 bar and the relative speeds are between 0.5 and 1.5 m / s .

La pièce 10 peut également constituer une partie d'un distributeur de fluide d'un moteur ou d'une pompe, auquel cas la face cylindrique 16 constitue la face externe de ce distributeur, tandis que la pièce 12 peut être une partie intérieure du carter de ce moteur ou de cette pompe. The part 10 can also constitute a part of a fluid distributor of a motor or a pump, in which case the cylindrical face 16 constitutes the external face of this distributor, while the part 12 can be an interior part of the casing of this motor or pump.

Dans ce cas, la pression est ordinairement voisine de 300 bar avec des pointes momentanées à 450 bar et la vitesse relative est de l'ordre de 0,5 m/s. In this case, the pressure is usually close to 300 bar with momentary peaks at 450 bar and the relative speed is of the order of 0.5 m / s.

La pièce 10 peut également être la partie interne d'un joint tournant, cependant que la pièce 12 en est la partie externe, ces deux pièces, et leur assemblage d'étanchéité conforme à l'invention, délimitant une enceinte de pression. The part 10 can also be the internal part of a rotary joint, while the part 12 is the external part, these two parts, and their sealing assembly according to the invention, delimiting a pressure enclosure.

De manière générale, l'invention s'applique à tous types de pièces d'un moteur ou d'une pompe, ou d'un joint tournant hydraulique présentant une symétrie de révolution et susceptible de tourner l'une par rapport à l'autre au cours du fonctionnement de ce moteur ou de cette pompe, ou de ce joint tournant. In general, the invention applies to all types of parts of an engine or a pump, or of a hydraulic rotary joint having a symmetry of revolution and capable of rotating with respect to one another during the operation of this motor or this pump, or of this rotating joint.

L'ensemble d'étanchéité de cet assemblage comporte une gorge annulaire 20 qui, en l'espèce est ménagée dans la face cylindrique 14 de la pièce externe 12. Dans cette gorge est disposé un joint d'étanchéité qui réalise l'étanchéité entre une zone de basse pression 22 située d'un premier côté de la gorge 20 (côté gauche sur la figure) et une zone de haute pression 24 située de l'autre côté de la gorge 20 (le côté droit sur la figure). The sealing assembly of this assembly comprises an annular groove 20 which, in this case is formed in the cylindrical face 14 of the external part 12. In this groove is disposed a seal which provides the seal between a low pressure zone 22 situated on a first side of the groove 20 (left side in the figure) and a high pressure zone 24 situated on the other side of the groove 20 (the right side in the figure).

Ce joint comporte une bague plastique 26 et une bague élastique 28. This seal includes a plastic ring 26 and an elastic ring 28.

Cette dernière est située vers le fond de la gorge 20 et coopère avec la bague plastique 26 pour solliciter cette dernière en appui contre la face cylindrique 16 de la première pièce 10. The latter is located towards the bottom of the groove 20 and cooperates with the plastic ring 26 to urge the latter to bear against the cylindrical face 16 of the first part 10.

Considérée en coupe axiale, comme sur la figure 1, la bague 26 présente une face radiale 26a apte à coopérer avec une face radiale 20a de la paroi de la gorge 20, ainsi qu'une face axiale 26b apte à coopérer avec la surface cylindrique 16 de la pièce 10. En outre, la bague 26 présente une face oblique 26c qui coopère avec la bague élastique 28. Ainsi, vue en section axiale, la bague 26 présente globalement la forme d'un triangle rectangle dont la face oblique 26c constitue l'hypoténuse. Considered in axial section, as in FIG. 1, the ring 26 has a radial face 26a able to cooperate with a radial face 20a of the wall of the groove 20, as well as an axial face 26b able to cooperate with the cylindrical surface 16 of the part 10. In addition, the ring 26 has an oblique face 26c which cooperates with the elastic ring 28. Thus, seen in axial section, the ring 26 generally has the shape of a right triangle whose oblique face 26c constitutes l 'hypotenuse.

Dans l'exemple représenté, cette section n'a pas exactement la forme d'un triangle rectangle puisque la face oblique 26c est respectivement raccordée aux faces 26a et 26b par des méplats 26d et 26e. En d'autres termes, la section de la bague 26 correspond à un triangle rectangle dont les coins autres que celui qui présente un angle droit sont tronqués. La présence des méplats est liée à des contraintes de fabrication qui rendent délicate la réalisation d'angles aigus. Elle ne change pas la nature de l'invention. In the example shown, this section is not exactly in the shape of a right triangle since the oblique face 26c is respectively connected to the faces 26a and 26b by flats 26d and 26e. In other words, the section of the ring 26 corresponds to a right triangle whose corners other than that which has a right angle are truncated. The presence of the flats is linked to manufacturing constraints which make it difficult to produce acute angles. It does not change the nature of the invention.

En fait, lorsque l'on indique que la section de la bague 26 présente "globalement" la forme d'un triangle rectangle, ceci signifie que les contours de cette section, au moins pour leur plus grande part, coïncident avec les contours d'un triangle rectangle. In fact, when it is indicated that the section of the ring 26 has "overall" the shape of a right triangle, this means that the contours of this section, at least for the most part, coincide with the contours of a right triangle.

La bague élastique 28, par exemple un joint torique, coopère avec le fond de la gorge 20. Plus précisément, du fait de la forme particulière de la bague plastique 26, la bague 28 est en appui contre la paroi axiale 20b de fond de la gorge et la paroi radiale 20c de cette gorge opposée à sa paroi radiale 20a. Ainsi, elle tend à repousser la bague plastique dans une direction sensiblement perpendiculaire à celle de la face 26c et sollicite simultanément la face 26a en appui contre la paroi 20a de la gorge et la face 26b en appui contre la face cylindrique 16 de la pièce 10. The elastic ring 28, for example an O-ring, cooperates with the bottom of the groove 20. More specifically, due to the particular shape of the plastic ring 26, the ring 28 is in abutment against the axial wall 20b of the bottom of the groove and the radial wall 20c of this groove opposite its radial wall 20a. Thus, it tends to push the plastic ring in a direction substantially perpendicular to that of the face 26c and simultaneously biases the face 26a in abutment against the wall 20a of the groove and the face 26b in abutment against the cylindrical face 16 of the part 10 .

La paroi radiale 20a de la gorge est celle des parois de cette gorge qui est située du côté de la zone de basse pression 22. La haute pression régnant dans la zone 24 contribue donc également à solliciter la bague plastique 26 en appui contre cette paroi radiale 20a. The radial wall 20a of the groove is that of the walls of this groove which is situated on the side of the low pressure zone 22. The high pressure prevailing in the zone 24 therefore also contributes to stressing the plastic ring 26 in abutment against this radial wall 20a.

On constate sur la figure 1 que la longueur lb, du deuxième côté du triangle (qui correspond à la face 26b) est tout au plus sensiblement égale à celle la, du premier côté de ce triangle (qui correspond à la face 26a). En notant R le rayon interne de la bague 26 (qui est en fait sensiblement le rayon de la face 16), les surfaces Sa, de contact entre la face 26a de la bague et la paroi 20a de la gorge et Sb de contact entre la face 26b et la surface cylindrique 16 sont respectivement définies par les formules suivantes:
Sa = 2 z Rla + ac la2
Sb=2JcRlb
Il faut noter que, pour calculer la surface Sa, on n'a pas tenu compte du faible jeu j qui est ménagé entre les faces cylindriques 14 et 16 dans la zone de basse pression 22. L'incidence de ce jeu sur la valeur de la surface
Sa est pratiquement négligeable.It can be seen in FIG. 1 that the length lb, of the second side of the triangle (which corresponds to the face 26b) is at most substantially equal to that la, of the first side of this triangle (which corresponds to the face 26a). By denoting R the internal radius of the ring 26 (which is in fact substantially the radius of the face 16), the surfaces Sa, of contact between the face 26a of the ring and the wall 20a of the groove and Sb of contact between the face 26b and the cylindrical surface 16 are respectively defined by the following formulas:
Sa = 2 z Rla + ac la2
Sb = 2JcRlb
It should be noted that, to calculate the surface Sa, the small clearance j which is formed between the cylindrical faces 14 and 16 in the low pressure zone 22 has not been taken into account. The effect of this clearance on the value the surface
Its is practically negligible.

On remarque qu'en choisissant la longueur lb, tout au plus du même ordre que la longueur la, la surface Sa est au moins supérieure de la valeur X
la2 à la surface Sb. Dans ce calcul, les termes 2 z Rla et 2 z Rlb sont prépondérants dans la mesure où R est souvent nettement supérieur à la et à lb (le rapport R/la ou R/lb est par exemple de 5 à 20).Note that by choosing the length lb, at most of the same order as the length la, the surface Sa is at least greater than the value X
la2 at the surface Sb. In this calculation, the terms 2 z Rla and 2 z Rlb are preponderant insofar as R is often clearly greater than la and lb (the ratio R / la or R / lb is for example from 5 to 20).

Les couples de frottement sont fonction de la valeur des surfaces de contact ; il en résulte que le couple de frottement entre la face 26a de la bague 26 et la paroi 20a de la gorge est nettement supérieur au couple de frottement entre la face 26b de la bague et la surface cylindrique 16 de la pièce 10. Par conséquent, la bague plastique 26 a tendance à être entraînée en rotation par la pièce 12 plutôt que par la pièce 10. De son côté, la bague élastique 28 coopère avec les parois 20a et 20c de la gorge 20 et a donc également tendance à être entraînée en rotation avec la pièce 12. Ainsi, l'invention permet de pratiquement annuler, ou tout au moins de considérablement limiter, les déplacements rotatifs relatifs entre les bagues 26 et 28 qui forment le joint d'étanchéité. La bague 28 n'est donc pas ou pratiquement pas usée par son contact avec la bague 26. The friction torques are a function of the value of the contact surfaces; it follows that the friction torque between the face 26a of the ring 26 and the wall 20a of the groove is significantly greater than the friction torque between the face 26b of the ring and the cylindrical surface 16 of the part 10. Consequently, the plastic ring 26 tends to be driven in rotation by the part 12 rather than by the part 10. For its part, the elastic ring 28 cooperates with the walls 20a and 20c of the groove 20 and therefore also tends to be driven in rotation with the part 12. Thus, the invention makes it possible to practically cancel, or at least considerably limit, the relative rotary displacements between the rings 26 and 28 which form the seal. The ring 28 is therefore not or practically not worn by its contact with the ring 26.

Sur la figure 2, les éléments analogues à ceux de la figure 1 sont affectés des mêmes références que sur cette figure, augmentés de 100. La configuration de la figure diffère de celle de la figure 1 dans la mesure où la gorge 120 est réalisée cette fois, non pas dans la pièce externe 112, mais dans la pièce interne 110. Toutefois, la configuration du joint d'étanchéité est la même, puisque la bague plastique 126 présente en section globalement la forme d'un triangle rectangle, la face radiale 126a est en appui avec la face radiale 120a de la gorge du côté de la zone 122 de basse pression, tandis que la face axiale 126b de la bague 126 est en contact étanche avec la face cylindrique 114 de la pièce externe 112 dépourvue de la gorge, et que la face oblique 126c de la bague 126 coopère avec la bague élastique 128 qui tend à solliciter la bague 126 en appui à la fois contre la face 120a de la gorge et contre la face cylindrique 114 de la pièce externe. In FIG. 2, the elements similar to those of FIG. 1 are given the same references as in this figure, increased by 100. The configuration of the figure differs from that of FIG. 1 insofar as the groove 120 is produced this times, not in the external part 112, but in the internal part 110. However, the configuration of the seal is the same, since the plastic ring 126 has in section generally the shape of a right triangle, the radial face 126a is in abutment with the radial face 120a of the groove on the side of the zone 122 of low pressure, while the axial face 126b of the ring 126 is in sealed contact with the cylindrical face 114 of the external part 112 without the groove , and that the oblique face 126c of the ring 126 cooperates with the elastic ring 128 which tends to urge the ring 126 to bear both against the face 120a of the groove and against the cylindrical face 114 of the external part.

Les surfaces S'a de contact entre la face 126a et la paroi 120a d'une part et S'b de contact et entre la face 126b et la face cylindrique 114 d'autre part, ont des valeurs sensiblement égales. Dans ce cas, en effet, ces surfaces sont respectivement définies par les formules suivantes:
S'a = 2 zc Rla - n la2
S'b = 2 n Rlb
Ainsi, tant que lb reste inférieure ou égale à la, les surfaces S'a et S'b restent du même ordre de grandeur (sachant que R est souvent nettement supérieur à la et à lb).The contact surfaces S'a between the face 126a and the wall 120a on the one hand and the contact S'b and between the face 126b and the cylindrical face 114 on the other hand, have substantially equal values. In this case, in fact, these surfaces are respectively defined by the following formulas:
S'a = 2 zc Rla - n la2
S'b = 2 n Rlb
Thus, as long as lb remains less than or equal to la, the surfaces S'a and S'b remain of the same order of magnitude (knowing that R is often clearly greater than la and lb).

Cette fois encore, il en résulte que la bague plastique 126 tend à être solidaire en rotation de la pièce qui est pourvue de la gorge, c'est-à-dire en l'espèce la pièce 110, de sorte que les déplacements rotatifs relatifs entre les bagues 126 et 128 sont considérablement diminués, voire annulés. Again, it follows that the plastic ring 126 tends to be integral in rotation with the part which is provided with the groove, that is to say in this case the part 110, so that the relative rotary displacements between the rings 126 and 128 are considerably reduced or even canceled.

De manière avantageuse, comme c'est le cas pour les variantes des figures 3 et 4, la face axiale 26b ou 126b de la bague plastique présente une première cavité, respectivement désignée par les références 30 et 130 sur les figures 3 et 4. Cette cavité est ouverte du côté de la bague plastique qui est opposé à sa face radiale. En l'espèce, la cavité 30 débouche donc sur le méplat 26e par au moins une rainure 30b. Cette cavité constitue un renfoncement dans la face axiale qui, en s'ouvrant sur cette face et également sur le méplat 26, communique avec la zone de haute pression 24. Advantageously, as is the case for the variants of FIGS. 3 and 4, the axial face 26b or 126b of the plastic ring has a first cavity, respectively designated by the references 30 and 130 in FIGS. 3 and 4. This cavity is open on the side of the plastic ring which is opposite to its radial face. In this case, the cavity 30 therefore opens onto the flat 26e by at least one groove 30b. This cavity constitutes a recess in the axial face which, by opening on this face and also on the flat 26, communicates with the high pressure zone 24.

La haute pression a tendance à diminuer les contraintes de frottement, dans la région de la cavité 30 ou 130, entre la bague 26 ou 126 et la face cylindrique 16 ou 114. Cette disposition limite encore la tendance de la bague 26 ou 126 à tourner avec la pièce 10 ou 112.High pressure tends to reduce the friction stresses, in the region of the cavity 30 or 130, between the ring 26 or 126 and the cylindrical face 16 or 114. This arrangement further limits the tendency of the ring 26 or 126 to turn. with part 10 or 112.

De préférence, comme on l'a indiqué pour la cavité 130, cette cavité de la face axiale de la bague plastique comporte une gorge annulaire 130a et au moins une rainure sensiblement axiale 130b qui débouche sur le méplat 126e de la bague plastique 126. La gorge 130a peut être située au voisinage d'une région médiane de la face axiale de la bague plastique. Preferably, as indicated for the cavity 130, this cavity of the axial face of the plastic ring has an annular groove 130a and at least one substantially axial groove 130b which opens onto the flat 126e of the plastic ring 126. The groove 130a can be located in the vicinity of a median region of the axial face of the plastic ring.

Il est également avantageux que la face radiale 26a ou 126a de la bague plastique 26 ou 126 présente une deuxième cavité, respectivement désignée sur les figures 3 et 4 par les références 32 et 132, qui est ouverte du côté opposé à la face oblique de la bague plastique. Globalement, la deuxième cavité s'ouvre donc dans la face axiale de la bague plastique, du côté de la zone de basse pression. Par conséquent, la deuxième cavité fait communiquer la face radiale de la bague plastique avec cette zone de basse pression. Il en résulte une tendance à plaquer la face radiale de la bague plastique contre la paroi 20a ou 120a de la gorge avec laquelle elle coopère. It is also advantageous for the radial face 26a or 126a of the plastic ring 26 or 126 to have a second cavity, respectively designated in FIGS. 3 and 4 by the references 32 and 132, which is open on the side opposite to the oblique face of the plastic ring. Overall, the second cavity therefore opens in the axial face of the plastic ring, on the side of the low pressure zone. Consequently, the second cavity communicates the radial face of the plastic ring with this zone of low pressure. This results in a tendency to press the radial face of the plastic ring against the wall 20a or 120a of the groove with which it cooperates.

La deuxième cavité 32 ou 132 contribue donc à plaquer encore davantage la bague plastique contre cette paroi. Ceci augmente la tendance de cette bague à être entraînée en rotation avec la pièce qui est pourvue de la gorge 20 ou 120, c'est-à-dire la pièce 12 ou la pièce 110.The second cavity 32 or 132 therefore contributes to press the plastic ring even more against this wall. This increases the tendency of this ring to be driven in rotation with the part which is provided with the groove 20 or 120, that is to say the part 12 or the part 110.

De préférence, comme l'indique la figure 4, la deuxième cavité 132 comporte une gorge annulaire 132a et au moins une rainure sensiblement radiale 132b qui raccorde cette gorge à l'extrémité de la face radiale 126a de la bague voisine de la face axiale de cette dernière. La gorge 132a et la rainure 132b sont toutes deux ouvertes sur la face 126a de la bague, la gorge 132a étant avantageusement réalisée dans une région médiane de cette face. Preferably, as shown in FIG. 4, the second cavity 132 has an annular groove 132a and at least one substantially radial groove 132b which connects this groove to the end of the radial face 126a of the ring close to the axial face of the latter. The groove 132a and the groove 132b are both open on the face 126a of the ring, the groove 132a advantageously being produced in a median region of this face.

En référence à la figure 5, on décrit maintenant une variante de réalisation particulièrement adaptée à l'obtention de l'étanchéité à double effet, dans le cas où les enceintes situées de part et d'autre de la gorge sont alternativement des enceintes haute pression et basse pression. On a représenté cette variante seulement dans le cas où la gorge 220 est réalisée dans la face cylindrique 216 de la pièce interne 210. Elle serait évidemment également valable dans le cas où ce serait la pièce externe 212 qui serait pourvue de cette gorge. D'un premier côté de la gorge (à gauche sur la figure), une première enceinte 222 est délimitée entre les faces cylindriques 214 de la pièce 212 et 216 de la pièce 210. De l'autre côté, à droite sur la figure) une deuxième enceinte 224 est délimitée entre ces faces cylindriques. With reference to FIG. 5, an alternative embodiment is now described which is particularly suitable for obtaining double-effect sealing, in the case where the enclosures situated on either side of the groove are alternately high pressure enclosures and low pressure. This variant is shown only in the case where the groove 220 is produced in the cylindrical face 216 of the internal part 210. It would obviously also be valid in the case where it would be the external part 212 which would be provided with this groove. On one side of the groove (on the left in the figure), a first enclosure 222 is delimited between the cylindrical faces 214 of the piece 212 and 216 of the piece 210. On the other side, on the right in the figure) a second enclosure 224 is delimited between these cylindrical faces.

Selon le fonctionnement du moteur ou de la pompe qui est équipé de l'assemblage conforme à l'invention, les enceintes 222 et 224 peuvent être alternativement en situation de haute pression ou de basse pression. Pour réaliser l'étanchéité avec la même efficacité dans ces deux situations, le joint d'étanchéité comporte deux bagues plastiques 226 et 226' et une seule bague élastique 228. Les bagues plastiques ont globalement la même configuration que les bagues 26 ou 126 décrites précédemment. La bague élastique est en appui contre la paroi axiale 220b de fond de la gorge 220 et sollicite simultanément les bagues 226 et 226' de telle sorte que leurs faces radiales respectives 226b et 226'b soient en appui sur la face cylindrique 214. Leurs faces axiales respectives, 226a et 226'a peuvent également être respectivement en appui contre les parois radiales 220a et 220c de la gorge 220. Lorsque l'enceinte 222, qui est située du côté de la paroi radiale 220a de la gorge 220, est une enceinte basse pression, c'est plutôt la face radiale 226a de la bague 226 qui est en appui contre la paroi 220a, tandis que la face radiale 226'a de la bague 226' a tendance à appuyer moins fortement sur la paroi radiale opposée 220c de la gorge. Dans le cas contraire, lorsque l'enceinte 224 est une enceinte basse pression, c'est plutôt le phénomène inverse qui se produit. En tout état de cause, la bague élastique 228 appuie simultanément sur les faces obliques 226c et 226'c des bagues 226 et 226' et est pressée contre la paroi axiale 220b de la gorge 220. Depending on the operation of the motor or the pump which is equipped with the assembly according to the invention, the enclosures 222 and 224 may alternately be in a high pressure or low pressure situation. To achieve sealing with the same efficiency in these two situations, the seal comprises two plastic rings 226 and 226 'and a single elastic ring 228. The plastic rings have roughly the same configuration as the rings 26 or 126 described above. . The elastic ring bears against the axial wall 220b at the bottom of the groove 220 and simultaneously urges the rings 226 and 226 'so that their respective radial faces 226b and 226'b are supported on the cylindrical face 214. Their faces respective axial, 226a and 226'a can also be respectively in abutment against the radial walls 220a and 220c of the groove 220. When the enclosure 222, which is located on the side of the radial wall 220a of the groove 220, is an enclosure low pressure, it is rather the radial face 226a of the ring 226 which is in abutment against the wall 220a, while the radial face 226'a of the ring 226 'tends to press less strongly on the opposite radial wall 220c of the throat. Otherwise, when the enclosure 224 is a low pressure enclosure, it is rather the opposite phenomenon that occurs. In any event, the elastic ring 228 presses simultaneously on the oblique faces 226c and 226'c of the rings 226 and 226 'and is pressed against the axial wall 220b of the groove 220.

Avantageusement, les faces axiales et radiales des bagues 226 et 226' sont respectivement pourvues des premières et des deuxièmes cavités précédemment évoquées, ces cavités étant respectivement désignées par les références 230 et 232 pour la bague 226 et par les références 230' et 232' pour la bague 226'. Ainsi, lorsque l'enceinte 222 est une enceinte basse pression, les cavités 230 et 232 jouent respectivement le même rôle que les cavités 130 et 132 précédemment évoquées, tandis que, dans le même temps, les cavités 230' et 232' jouent un rôle pratiquement neutre. Lorsque, en revanche, c'est l'enceinte 224 qui est une enceinte basse pression, ce sont alors les cavités 230' et 232' qui jouent respectivement le rôle des cavités 130 et 132, tandis que les cavités 230 et 232 jouent pratiquement un rôle neutre. Advantageously, the axial and radial faces of the rings 226 and 226 'are respectively provided with the first and second cavities previously mentioned, these cavities being respectively designated by the references 230 and 232 for the ring 226 and by the references 230' and 232 'for the ring 226 '. Thus, when the enclosure 222 is a low pressure enclosure, the cavities 230 and 232 respectively play the same role as the cavities 130 and 132 previously mentioned, while, at the same time, the cavities 230 'and 232' play a role practically neutral. When, on the other hand, it is the enclosure 224 which is a low pressure enclosure, it is then the cavities 230 ′ and 232 ′ which play the role of the cavities 130 and 132 respectively, while the cavities 230 and 232 play practically a neutral role.

La figure 6 est une vue schématique demi-coupe axiale d'une bague plastique 326 conforme à l'invention. Cette bague présente donc en section axiale globalement la forme d'un triangle rectangle, dont ses faces radiale 326a et axiale 326b constituent deux côtés à angle droit tandis que la face oblique 326c constitue l'hypoténuse de ce triangle. La face axiale 326b de cette bague est pourvue d'une cavité 330 qui s'ouvre du côté opposé à la face axiale 326a. Cette cavité a le même rôle que les cavités 30, 130 ou 230 précédemment évoquées. Elle est toutefois réalisée différemment puisqu'elle est constituée par une simple gorge annulaire constituant un décrochement de la face axiale 326b. On notera que la section de la bague 326 coïncide globalement avec un triangle rectangle, en faisant abstraction des méplats 326d et 326e et de la gorge 330. Figure 6 is a schematic axial half-sectional view of a plastic ring 326 according to the invention. This ring therefore has in axial section generally the shape of a right triangle, whose radial faces 326a and axial 326b constitute two sides at right angles while the oblique face 326c constitutes the hypotenuse of this triangle. The axial face 326b of this ring is provided with a cavity 330 which opens on the side opposite to the axial face 326a. This cavity has the same role as the cavities 30, 130 or 230 previously mentioned. However, it is produced differently since it is constituted by a simple annular groove constituting a recess of the axial face 326b. It will be noted that the section of the ring 326 generally coincides with a right triangle, ignoring the flats 326d and 326e and the groove 330.

L'invention concerne également un joint composite utilisable dans un assemblage tel que décrit précédemment en référence aux figures 1 à 4. The invention also relates to a composite joint usable in an assembly as described above with reference to FIGS. 1 to 4.

Claims

1. Assembly for a pressurized fluid mechanism such as a motor or a hydraulic pump, comprising two parts (10, 12; 110, 112; 210, 212), respectively internal and external, capable of rotating one relative to the other, the external part (12; 112; 212) having a recess having a cylindrical face (14; 114; 214) and the internal part being disposed in said recess and having a cylindrical face (16; 116; 216) , of the same axis (18; 118) as the cylindrical face of the external part and situated opposite said face, the assembly comprising a sealing assembly comprising an annular groove (20; 120; 220) formed in the cylindrical face a first (12; 110; 210) of said parts and a seal comprising a first ring (26; 126 226, 226 '; 326), called "plastic ring", made of plastic material and capable of entering in tight contact with the cylindrical face (16; 114 214) of the second pi species (10; 112; 212), and a second ring (28; 128

228), called "elastic ring", arranged in the groove and capable of cooperating with the plastic ring to urge the latter in the direction of its application on said cylindrical face of the second part,

characterized in that the plastic ring (26; 126; 226, 226 '; 326) has a radial face (26a; 126a; 226a, 226'a; 326a) capable of cooperating with a radial face (20a; 120a; 220a, 220c) of the wall of the groove, an axial face (26b; 126b; 226b, 226'b; 326b) able to cooperate with the cylindrical face (16; 114; 214) of the second part (10; 112; 212) and an oblique face (26c; 126c; 226c, 226'c; 326c) able to cooperate with the elastic ring (28; 128; 228), said plastic ring having an axial section having substantially the shape of a right triangle including one first and second side correspond respectively to the radial face (26a; 126a 226a, 226'a: 326a) and to the axial face (26b; 126b; 226b, 226'b; 326b), and the third side of which forms the hypotenuse of the triangle and corresponds to the oblique face (26c; 126c; 226c, 226'c; 326c), and in that the length (lb) of the second side of the triangle is at most substantially equal to that (la) d u first side.

2. Assembly according to claim 1, characterized in that the axial face (26b 126b; 226b, 226'b; 326b), of the plastic ring (26; 126 226, 226 ': 326) has a first cavity (30; 130; 230, 230 '; 330) open on the side opposite to the radial face of said plastic ring.

3. Assembly according to one of claims 1 to 2, characterized in that the radial face (26a, 126a; 226a, 226'a) of the plastic ring (26; 126; 226, 226 ') has a second cavity ( 32; 132; 232, 232 ') open on the side opposite the oblique face of said plastic ring.

4. Assembly according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the seal comprises an elastic ring (228) and two plastic rings (226, 226 '), the radial faces (226a, 226'a ) of the latter being arranged opposite one another and being respectively capable of cooperating with a first and a second radial face (220a, 220c) of the groove (220), while their axial faces (226b , 226'b) are both capable of cooperating with the cylindrical face (214) of the second part (212) and that their oblique faces (226c, 226'c) are both able to cooperate with said elastic ring (228) .

5. Composite seal comprising a first ring (26; 126; 226, 226 '), called "plastic ring" made of plastic material and a second ring (28; 128; 228), called "elastic ring" capable of cooperating with the plastic ring,

characterized in that the plastic ring (26; 126; 226, 226 ') has a radial face (26a; 126a; 226a, 226a), an axial face (26b; 126b 226b, 226'b) and an oblique face (26c ; 126c; 226c, 226'c), said ring thus having in axial section substantially the shape of a right triangle, a first and a second side of which correspond respectively to the radial face (26a, 126a; 226a, 226a ') and to the axial face (26b; 126b; 226b, 226b '), and the third side of which forms the hypotenuse of the triangle and corresponds to the oblique face (26c; 126c 226c, 226'c), in that the length of the second (lb) side of the triangle is at most substantially equal to that (la) of the first side, and in that the elastic ring is capable of cooperating with the oblique face of the plastic ring.

6 Joint according to claim 5, characterized in that the axial face (26b, 126b, 226b, 226'b) of the plastic ring (26; 126; 226; 226 ') has a first cavity (30; 130; 230; 330) open on the side opposite to the radial face of said plastic ring.

7. Joint according to claim 6, characterized in that the first cavity (30; 130; 230, 230 ') has an annular groove (130a) and at least one substantially axial groove (130b) connecting said groove to the end of the axial face of the plastic ring opposite the radial face of the latter.

8. Joint according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the radial face (26a; 126a; 226a, 226'a) of the plastic ring has a second cavity (32; 132, 232, 232 ') open on the side opposite the oblique face of said plastic ring.

9. Joint according to claim 8, characterized in that the second cavity (32; 132; 232, 232 ') has an annular groove (132a) and at least one substantially radial groove (132b) connecting said groove to the end of the radial face of the plastic ring remote from the oblique face of the latter.

10. Joint according to any one of claims 5 to 9, characterized in that it comprises two similar plastic rings (226, 226 ') and an elastic ring (228) capable of cooperating with the oblique faces (226c, 226' c) of each of the two plastic rings.