FR2760506A1

FR2760506A1 - Bague d'etancheite activee par pression

Info

Publication number: FR2760506A1
Application number: FR9801830A
Authority: FR
Inventors: Jeffrey E Swensen; Mark A Higgins
Original assignee: EG&G Pressure Science Inc
Current assignee: EG&G Pressure Science Inc
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1998-02-16
Publication date: 1998-09-11
Anticipated expiration: 2018-02-16
Also published as: FR2760506B1; GB2323135A; GB2323135B; US5730445A; DE19754577A1; GB9724163D0

Abstract

L'invention concerne une bague d'étanchéité métallique (10) activée par pression comprenant une anse annulaire (12) comportant des surfaces arquées concave (22) et convexe (24) ; une première branche annulaire (14) comportant une première section courbe (40) qui présente des surfaces arquées concave extérieure (42) et convexe intérieure (44) , et une seconde section courbe (50) qui présente des surfaces arquées concave intérieure (52) et convexe extérieure (54) , la surface convexe (54) formant une première surface d'étanchéité annulaire orientée axialement ; et une seconde branche annulaire (16) comportant une troisième section courbe (140) qui présente des surfaces arquées concave (142) et convexe (144) , et une quatrième section courbe (150) qui présente des surfaces arquées concave (152) et convexe (154) , la surface convexe (154) formant une seconde surface d'étanchéité annulaire orientée axialement. La surface convexe (24) , les surfaces concaves (42, 142) , et les surfaces convexes (54, 154) forment une surface extérieure continue de la bague d'étanchéité.

Description

*.01 Bague d'étanchéité activée par pression La présente invention

concerne, d'une manière générale, une bague d'obturation étanche aux fluides destinée à rendre étanches des surfaces annulaires orientées axialement. Elle concerne, plus particulièrement, une bague d'étanchéité activée par pression comportant des parties élastiques destinées à maintenir une ligne d'étanchéité entre des surfaces annulaires orientées axialement tout en s'adaptant

à des surfaces non planes de celles-ci.

D'une manière caractéristique, des raccords de conduits pneumatiques rigides et extrêmement compacts sont rendus étanches par des lèvres d'étanchéité réalisées à partir de tôle métallique et formées solidairement des brides de leurs tronçons de conduits respectifs. Ce type de raccord de conduit est utilisé dans des systèmes de conduits

pneumatiques d'avion, tels que des systèmes de purge d'air.

Ces lèvres d'étanchéité de l'art antérieur présentent de nombreux inconvénients. Par exemple, elles sont relativement peu souples. En outre, comme les lèvres d'étanchéité sont formées sur des brides en tôle métallique pour réaliser l'étanchéité entre des troncons de conduits, la contrainte de serrage appliquée aux tronçons de conduits s'exerce par l'intermédiaire des lèvres d'étanchéité. Par conséquent, lorsqu'un serrage excessif est utilisé pour améliorer l'étanchéité entre les conduits, les lèvres d'étanchéité sont susceptibles d'être déformées de manière permanente. Cette déformation permanente peut entraîner une fuite au niveau du raccord de conduit et, finalement, nécessiter une réparation des lèvres par laminage, ce qui, en général, ne permet pas de recréer le pouvoir d'étanchéité initial des tronçons de conduits, et requiert fréquemment un remplacement du raccord de conduit. Toutefois, le remplacement des lèvres d'étanchéité suppose d'enlever la bride du conduit et de souder une bride neuve à la place de celle-ci. Cette procédure de remplacement est relativement difficile et

onéreuse.

Des bagues d'étanchéité métalliques élastiques sont couramment utilisées dans un grand nombre d'applications différentes. Toutefois, les bagues d'étanchéité métalliques actuelles ne sont pas adaptées pour des raccords de conduits pneumatiques rigides et extrêmement compacts, tels que ceux que l'on trouve dans les systèmes de conduits pneumatiques d'avion. Les bagues d'étanchéité actuelles sont, d'une manière générale, trop grandes pour être utilisées pour réaliser une micro- étanchéité dans une application compacte de ce type. En outre, les bagues d'étanchéité actuelles ne possèdent pas l'élasticité et la durabilité requises pour maintenir une étanchéité entre des brides qui présentent couramment des surfaces non planes résultant de contraintes dues au soudage, ou de détériorations dues à des manipulations, préjudices qui sont accentués par

l'utilisation de brides légères.

Des exemples de bagues d'étanchéité de l'art antérieur sont décrits dans les brevets américains suivants n 5 433 370 au nom de Halling; 4 854 600 au nom de Halling et consorts; 4 779 901 au nom de Halling; 4 589 666 au nom de Halling; 4 477 086 au nom de Feder et consorts; 4 121 843 au nom de Halling; 4 067 585 au nom de Rode; 3 869 132 au nom de Taylor et consorts; 3 520 544 au nom de Taylor; 3 272 521 au

nom de McNenny; et 3 192 690 au nom de Taylor.

Au vu de ce qui précède, il est clair que l'on a besoin d'une bague d'étanchéité qui soit extrêmement compacte tout en présentant une élasticité et une durabilité suffisantes pour maintenir une étanchéité entre des brides comportant des surfaces non planes. La présente invention vise à satisfaire ces besoins de la technique ainsi que d'autres besoins qui

ressortiront de la lecture de la présente description.

La présente invention a précisément pour but de proposer une bague d'étanchéité destinée à rendre étanches des

surfaces annulaires orientées axialement.

La présente invention a pour autre but de proposer une bague d'étanchéité qui soit extrêmement compacte et

élastique.

L'invention a aussi pour autre but de proposer une bague d'étanchéité qui soit capable d'assurer une étanchéité entre des surfaces non planes de faces opposées de deux organes

destinés à être rendus étanches l'un vis-à-vis de l'autre.

L'invention a encore pour autre but de proposer une bague d'étanchéité qui soit relativement bon marché, légère et facile à remplacer. Les buts ci-dessus sont fondamentalement atteints grâce à une bague d'étanchéité métallique activée par pression et destinée à rendre étanches des surfaces annulaires orientées axialement, caractérisée en ce qu'elle comprend une partie en anse annulaire comportant des première et seconde extrémités et une surface arquée concave et une surface arquée convexe qui s'étendent toutes deux entre les première et seconde extrémités; une première branche annulaire comportant une première section courbe qui s'étend depuis la première extrémité de la partie en anse et une seconde section courbe qui s'étend depuis la première section courbe jusqu'à une première extrémité libre, la première section courbe présentant une surface arquée concave extérieure et une surface arquée convexe intérieure qui s'étendent toutes deux entre la première extrémité de la partie en anse et la seconde section courbe, seconde section courbe qui présente une surface arquée concave intérieure et une surface arquée convexe extérieure s'étendant toutes deux entre la première section courbe et la première extrémité libre, la surface convexe extérieure de la seconde section courbe formant une première surface d'étanchéité annulaire orientée axialement; et une seconde branche annulaire comportant une troisième section courbe qui s'étend depuis la seconde extrémité de la partie en anse et une quatrième section courbe qui s'étend depuis l'extrémité de la troisième section courbe jusqu'à une seconde extrémité libre, la troisième section courbe présentant une surface arquée concave et une surface arquée convexe qui s'étendent toutes deux entre la seconde extrémité de la partie en anse et la quatrième section courbe, quatrième section courbe qui présente une surface arquée concave et une surface arquée convexe s'étendant toutes deux entre la troisième section courbe et la seconde extrémité libre, la surface convexe de la quatrième section courbe formant une seconde surface d'étanchéité annulaire orientée axialement, et en ce que la surface convexe de la partie en anse, les surfaces concaves des première et troisième sections courbes, et les surfaces convexes des seconde et quatrième sections courbes forment une surface extérieure

continue de la bague d'étanchéité.

Ce qui précède, ainsi que d'autres buts, avantages et caractéristiques marquantes de la présente invention,

ressortira plus clairement de la description détaillée

suivante d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une bague d'étanchéité activée par pression, selon la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe transversale longitudinale, partielle et agrandie de la bague d'étanchéité de la figure 1, installée dans un raccord entre deux tuyaux reliés l'un à l'autre par un dispositif de serrage; la figure 3 est une vue en coupe transversale longitudinale, partielle et agrandie de la bague d'étanchéité des figures 1 et 2, réalisée suivant la ligne 3- 3 de la figure 1; et la figure 4 est une vue en coupe transversale longitudinale, partielle et agrandie de la bague d'étanchéité des figures 1 à 3, montrant celle-ci installée dans un

raccord entre deux tuyaux.

En référence tout d'abord aux figures 1 et 2, une bague d'étanchéité 10 activée par une pression interne, selon la présente invention, comprend une partie en anse annulaire 12, une première branche annulaire 14 qui s'étend depuis l'une des extrémités de la partie en anse 12, et une seconde branche annulaire 16 qui s'étend depuis l'autre extrémité de la partie en anse 12. La partie en anse 12 et les branches 14 et 16 sont toutes concentriques autour d'un axe médian longitudinal A de la bague d'étanchéité 10. De préférence, un plan médian transversal B coupe la bague d'étanchéité 10 en deux de telle façon que les moitiés droite et gauche sont symétriques. En outre, le plan médian B passe par l'axe médian A. La bague d'étanchéité 10 est constituée d'une seule couche d'un matériau métallique élastique pour former un élément unitaire monobloc. La couche a une épaisseur relativement constante d'environ 0,15 à 0,20 mm (0,006 à 0,008 pouce) sur la totalité de sa longueur. Le matériau métallique peut consister en n'importe quel matériau élastique pour hautes températures, tel que l'INCONEL 718 (marque déposée), en n'importe quel autre acier inoxydable pour hautes températures, ou en n'importe quel matériau élastique pour hautes températures développé récemment. Dans le mode de réalisation préféré, la bague d'étanchéité 10 est un micro-joint d'étanchéité ayant un diamètre extérieur D1 et un diamètre intérieur D2, D1 se situant dans la plage d'environ 2,4 cm (0,95 pouce) à environ 10,6 cm (4,20 pouces), et D2 se situant dans la plage d'environ 1,9 cm (0,75 pouce) à environ 10,2 cm (4,01 pouces). La bague d'étanchéité de la présente invention peut naturellement être réalisée pour présenter des diamètres supérieurs en vue

d'être utilisée dans d'autres applications.

La bague d'étanchéité 10 est, d'une manière caractéristique, positionnée entre deux tuyaux coaxiaux 17 et 18 afin de rendre étanche la jonction entre ceux-ci. Les tuyaux 17 et 18 comportent des brides périphériques 19 et 20 respectives qui sont assujetties l'une à l'autre d'une manière habituelle à l'aide d'un dispositif de serrage 21 conventionnel. Vue en coupe transversale longitudinale comme sur les figures 2 et 4, la bague d'étanchéité 10 définit une ligne d'étanchéité S en étant en contact avec une surface 23 de la bride 19 et une surface 25 de la bride 20, comme cela est décrit ci-après. En d'autres termes, la bague d'étanchéité 10 forme un premier joint d'étanchéité annulaire à l'endroit o sa première branche annulaire 14 vient en contact avec la surface 23 de la bride 19, et un second joint d'étanchéité annulaire à l'endroit o sa seconde branche annulaire 16 vient en contact avec la surface 25 de la bride 20. La ligne d'étanchéité S est une ligne qui s'étend entre les premier et second joints d'étanchéité annulaires. Dans le mode de réalisation préféré, la ligne d'étanchéité S est

sensiblement parallèle à l'axe A de la bague d'étanchéité 10.

Comme cela est visible sur la figure 3, la partie en anse 12 a, vue en coupe transversale longitudinale à l'état non sollicité, une configuration sensiblement semi-circulaire. La partie en anse 12 s'étend, à l'état non sollicité, sur un arc qui se situe dans la plage d'environ à 190 . De préférence, la partie en anse 12 s'étend, à l'état non sollicité, sur un arc approximativement égal à . Sur la figure 3, la partie en anse 12 s'étend sur un arc d'environ 186, 120. Elle possède une surface concave intérieure 22 et une surface convexe extérieure 24 qui s'étendent toutes deux entre sa première extrémité 26 et sa seconde extrémité 28. Chacune des surfaces 22 et 24 forme un arc relativement régulier ayant sensiblement la forme d'un demi-cercle ou d'une partie de cercle. Etant donné que la partie en anse 12 forme un arc relativement régulier, il n'existe pas de point de flexion individuel soumis à des contraintes localisées élevées comme dans une bague d'étanchéité du type en V ou dans les bandes à faible rayon

de certains joints d'étanchéité de l'art antérieur.

De même, la partie en anse 12 a une épaisseur sensiblement constante d'environ 0,15 à 0,20 mm (0,006 à 0,008 pouce) sur la totalité de sa longueur qui s'étend entre la première extrémité 26 et la seconde extrémité 28. La surface concave 22 a de préférence un rayon R1 de 0,81 à 0,86 mm (0,032 à 0,034 pouce), tandis que la surface convexe 24 a de préférence un rayon R2 d'environ 0,96 à 1,01 mm

(0,038 à 0,040 pouce).

Un premier sommet 30 est situé sur la surface convexe 24 de la partie en anse 12, à proximité de la première branche 14, tandis qu'un second sommet 32 est situé sur la surface convexe 24 de la partie en anse 12, à proximité de la seconde branche 16. Les sommets 30 et 32 représentent les points de la partie en anse 12 les plus éloignés du plan médian B de la bague d'étanchéité 10. Etant donné que la partie en anse 12 est symétrique par rapport au plan médian B, le sommet 32 est diamétralement opposé au sommet 30 et constitue le seul autre point de la partie en anse 12 aussi éloigné du plan médian B que le sommet 30. La distance entre le sommet 30 et le sommet 32 est de préférence sensiblement égale au diamètre de l'arc formant la partie en anse 12. Cette distance se situe approximativement dans la plage de 1,87 à 1,52 mm (0,074 à 0,060 pouce) et représente, d'une manière idéale, deux fois

le rayon R2.

Lorsque la bague d'étanchéité 10 est à l'état non installé (non sollicité), comme sur la figure 3, les premier et second sommets 30 et 32 sont de préférence situés au niveau des première et seconde extrémités 26 et 28, respectivement. En coupe transversale longitudinale par rapport à l'axe A de la bague d'étanchéité 10, la partie en anse 12 comporte également un sommet ou un point extrême extérieur 38. Le point extrême extérieur 38 est situé sur la surface convexe 24 et constitue le point de la partie en anse 12 le plus éloigné de l'axe médian A de la bague d'étanchéité 10. La partie en anse 12 est conçue pour être la plus grande possible sans venir en contact avec les surfaces opposées 23 et 25 des brides 19 et 20, lorsqu'elle est installée entre celles-ci comme illustré sur la figure 4. La partie en anse 12 peut par conséquent se déformer librement vers l'intérieur au cours de son installation entre les brides 19 et 20 afin d'éviter toute contrainte localisée. Autrement dit, la contrainte engendrée dans la partie en anse 12 est répartie de manière plus uniforme étant donné que cette dernière ne vient pas en contact avec les brides de tuyaux 19 et 20. En outre, étant donné que le rayon R2 de la partie en anse est aussi important que possible sans venir en contact avec les surfaces 23 et 25 des brides 19 et 20, les contraintes de flexion sont réduites au minimum. Le rayon de la partie en anse 12 est évidemment également limité en taille par la hauteur radiale de la cavité formée entre les brides 19 et 20. Le rayon de la partie en anse 12 est aussi limité en taille par l'espace minimum requis entre les surfaces 23 et 25 des brides et la bague d'étanchéité 10. Une analyse a permis de découvrir que plus l'arc ou la longueur axiale de la partie en anse 12 est important, plus le degré de contrainte et le taux de pénétration ou de saturation sous contrainte le long de la section transversale longitudinale de la bague d'étanchéité 10 sont faibles. On a constaté que la distance optimale entre un sommet 62 et un sommet 162 est d'environ 2,48 mm (0,098 pouce), tandis que l'épaisseur optimale en coupe transversale est d'environ

0,15 mm (0,006 pouce) pour l'INCONEL 718.

La bague d'étanchéité 10 peut cependant être formée pour venir en contact avec une surface cylindrique intérieure 27 de la bride 19 au niveau des deux points extrêmes extérieurs 38 de la partie en anse 12. La bague d'étanchéité 10 peut en particulier être conçue volontairement pour ne pas être ronde afin d'être maintenue en place à l'intérieur de la bride de tuyau 19 en vue d'une installation inversée. Cette configuration non ronde est courante dans la technique et n'a pas d'effet préjudiciable quant aux contraintes auxquelles la bague d'étanchéité 10 est soumise ou au fait que la partie en anse 12 n'est sensiblement pas en contact avec les brides de

tuyaux 19 et 20.

Comme on peut le voir sur la figure 3, les branches 14 et 16 sont sensiblement identiques, excepté que la branche 16 est symétrique de la branche 14. Par conséquent, seule la branche 14 sera décrite en détail. L'homme de l'art comprendra par ailleurs à la lecture de ce document que la

description de la branche 14 s'applique également à la

branche 16. La branche 14 comprend une première section courbe 40 et une seconde section courbe 50. La première section courbe 40 s'étend entre l'extrémité 26 de la partie en anse 12 et le début de la seconde section courbe 50 et présente une surface arquée concave extérieure 42 et une surface arquée convexe intérieure 44. La surface concave 42 et la surface convexe 44 s'étendent toutes deux sur la totalité de la longueur de la première section courbe 40, entre l'extrémité 26 de la partie en anse 12 et le début de la seconde section courbe 50. De même, la surface concave 42 et la surface convexe 44 forment toutes deux un arc de cercle respectif. La surface concave 42 forme un arc de cercle ayant un rayon R3 d'environ 1,01 à 1,06 mm (0,040 à 0,042 pouce), tandis que la surface convexe 44 forme un arc de cercle ayant un rayon R4 d'environ 1,16 à 1,21 mm (0,046 à 0,048 pouce). La surface concave 42 et la surface convexe 44 s'éloignent toutes deux du plan B au fur et à mesure qu'elles s'étendent depuis la partie en anse 12 jusqu'à la seconde section courbe 50. La longueur de la première section courbe 40 de la partie en anse 12 à la seconde section courbe 50 correspond à un arc d'environ 40 à 50 , à l'état non sollicité. De préférence, la première section courbe 40 s'étend sur un arc approximativement égal à 45 . Sur la figure 3, par exemple, la première section courbe 40 représente approximativement 44,28 . La première section courbe 40 a une épaisseur constante sur la totalité de sa longueur. L'épaisseur de la première section courbe 40 est identique à l'épaisseur de la partie en anse 12 et est approximativement égale à 0, 15 à 0,20 mm (0,006 à 0,008

pouce).

Une analyse a été effectuée pour déterminer le rayon optimal de la première section courbe 40. Cette analyse a montré qu'une diminution du rayon R3, ou du rayon confondu, diminue la contrainte maximale et que la contrainte maximale observée migre en direction du rayon confondu R3. Toutefois, à des rayons confondus R3 très courts ou très faibles, la faisabilité en termes de fabrication est mise en question car la bague d'étanchéité 10 dotée d'un rayon confondu R3 faible est plus difficile et moins bon marché à fabriquer. Une analyse supplémentaire réalisée au cours du développement de la bague d'étanchéité 10 a prouvé que lorsque le rayon confondu R3 augmente, la contrainte maximale le long de la section transversale longitudinale de la bague d'étanchéité augmente et est localisée autour du point de pivotement de la section transversale, c'est-à-dire approximativement autour de la partie de la section courbe 50, qui est la plus proche du plan médian B. On a par conséquent sélectionné un rayon confondu R3 qui permette de réduire au minimum les contraintes le long de la section transversale longitudinale de la bague d'étanchéité 10, tout en permettant de garantir

une faisabilité en termes de fabrication.

La seconde section courbe 50 présente une surface concave 52 et une surface convexe 54 et s'étend depuis la première section courbe 40 jusqu'à une première extrémité libre 56. La surface concave 52 et la surface convexe 54 définissent toutes deux des arcs de cercle et s'étendent sur

la totalité de la longueur de la seconde section courbe 50.

La surface concave 52 constitue un arc de cercle ayant un rayon R5 d'environ 0,73 à 0,78 mm (0,029 à 0,031 pouce). La surface convexe 54 constitue un arc de cercle ayant un rayon R6 d'environ 0,88 à 0,93 mm (0, 035 à 0,037 pouce). La seconde section courbe 50 a elle aussi une épaisseur constante sur la totalité de sa longueur. Cette épaisseur qui est identique à celle de la partie en anse 12 et de la première section courbe 40 est approximativement égale à 0,15 à 0,20 mm (0,006 à 0,008 pouce). La longueur de la seconde section courbe 50, depuis la première section courbe 40 jusqu'à la première extrémité libre 56, correspond à un arc d'environ 65 à 75 , à l'état non sollicité. De préférence, la seconde section

courbe 50 s'étend sur un arc approximativement égal à 70 .

Dans l'exemple représenté sur la figure 3, la seconde section courbe 50 s'étend sur un arc d'environ 69,91 . La première extrémité libre 56 est positionnée pour que la distance, mesurée le long d'une ligne sensiblement perpendiculaire à l'axe A de la bague d'étanchéité, entre le point médian C à partir duquel s'étendent les rayons Rs et R6, et un point 60 de la surface convexe 54 le plus proche de l'axe A de la bague d'étanchéité soit approximativement égale à 0,50 mm (0,020 pouce). Le point 60 est le point extrême intérieur de la surface convexe 54 au niveau de la première extrémité

libre 56.

La seconde section courbe 50 possède également un sommet 62 qui constitue le point de la surface convexe 54 le plus éloigné du plan médian B. Le sommet 62 forme l'un des deux points par lesquels passe la ligne d'étanchéité S en coupe transversale longitudinale de la bague d'étanchéité 10, comme cela sera décrit ci-après. Le point extrême intérieur de l'extrémité libre 56 est situé à une distance, mesurée le long d'une ligne qui s'étend parallèlement à l'axe A de la bague d'étanchéité, au moins égale à 0,07 mm (0,003 pouce) approximativement du sommet 62. De plus, la distance, mesurée le long d'une ligne perpendiculaire à l'axe A de la bague d'étanchéité, entre un point extrême intérieur 64 de la première extrémité libre 56 et le point extrême extérieur 38 de la bague d'étanchéité 10 au niveau de la partie en anse 12 est approximativement égale à 2,26 à 2,64 mm (0,089 à 0,104 pouce). Les longueurs des branches 14 et 16 de la bague d'étanchéité 10 sont optimisées pour permettre le degré

maximum de flexion.

La seconde branche 16 s'étend depuis la seconde extrémité 28 de la partie en anse 12 et comporte une première section courbe 140 et une seconde section courbe 150. La première section courbe 140 présente une surface concave 142 et une surface convexe 144. La seconde section courbe 150 présente une surface concave 152, une surface convexe 154, une extrémité libre 156, un sommet 162, et un point extrême intérieur 164. La seconde branche 16 rejoint la partie en anse 12 et la première branche 14 pour définir une surface extérieure régulière et continue de la bague d'étanchéité, surface extérieure qui est formée par la surface convexe 54, la surface concave 42, la surface convexe 24, la surface

concave 142 et la surface convexe 154.

Par conséquent, la bague d'étanchéité 10 a un profil qui se présente fondamentalement sous la forme d'un élément courbe régulier constitué de cinq arcs de cercles. Le premier cercle possède un arc qui forme la partie en anse 12, comportant le rayon de surface intérieure R1 et le rayon de surface extérieure R2. Les second et troisième cercles possèdent des arcs qui forment les premières sections courbes 42 et 142, comportant un rayon de surface extérieure R3 et un rayon de surface intérieure R4. Finalement, les quatrième et cinquième cercles possèdent des arcs qui forment les secondes sections courbes 50 et 150, comportant un rayon de surface intérieure R5 et un rayon de surface extérieure R6. La surface extérieure de la bague d'étanchéité 10 est une surface courbe régulière à cinq arcs reliés entre eux de rayons R2, R3 et R6, tandis que la surface intérieure de la bague d'étanchéité 10 est une surface courbe régulière à cinq arcs reliés entre eux de rayons R1, R4 et R5. Les deux surfaces extérieure et intérieure de la bague d'étanchéité 10 ne comportent aucune partie plane ni changement brusque de courbure. Autrement dit, la courbure de la partie en anse 12 se fond dans les courbures des premières sections courbes 42 et 142, et les courbures des secondes sections courbes 50 et 52 se fondent dans les courbures des premières sections courbes 42 et 142 respectivement. Ainsi, les intersections de la partie en anse 12 avec les premières sections courbes 42 et 142 peuvent présenter des courbures qui ne font pas partie de l'un des

cinq cercles formant le profil de la bague d'étanchéité 10.

De même, les intersections des premières sections courbes 42 et 142 avec les secondes sections courbes 52 et 152 peuvent comporter des courbures qui ne font pas partie de l'un des

cinq cercles formant le profil de la bague d'étanchéité 10.

Comme le montre la figure 4 et comme cela a été indiqué précédemment, lorsqu'elle est installée entre les brides de tuyaux 19 et 20, la bague d'étanchéité 10 vient en contact avec celles-ci au niveau de leurs surfaces 23 et 25. En outre, la bague d'étanchéité 10 vient en contact avec les surfaces 23 et 25 des brides uniquement au niveau des sommets

62 et 162 de ses surfaces convexes 54 et 154, respectivement.

Par conséquent, la distance entre les sommets 62 et 162 des première et seconde branches 14 et 16 est supérieure à la

distance entre les sommets 30 et 32 de la partie en anse 12.

La ligne qui s'étend en coupe transversale longitudinale du sommet 62 au sommet 162 constitue la ligne d'étanchéité S. La ligne d'étanchéité S représente la ligne au-delà de laquelle un fluide présent à l'intérieur des tuyaux 17 et 18 ne passe pas. La bague d'étanchéité 10 a été conçue pour fonctionner de manière élastique à l'état installé, à une température de service maximale et à une pression nulle caractéristiques d'une situation de "détente". Par conséquent, lorsque le joint d'étanchéité est installé et soumis à une pression, les contraintes sont plus faibles que lorsque le joint d'étanchéité est installé sans application de la pression d'un fluide. De même, étant donné que la bague d'étanchéité fonctionne dans la plage élastique, les branches 14 et 16 sont mieux adaptées pour se déplacer latéralement le long de la ligne d'étanchéité S afin de maintenir un contact avec des zones non planes des surfaces 23 et 25 des brides. Ainsi, les branches 14 et 16 doivent avoir une élasticité suffisante pour revenir élastiquement et maintenir une étanchéité dans les deux directions axiales le long de la ligne d'étanchéité S. Ces zones non planes sont souvent le résultat de contraintes dues au soudage ou de détériorations dues à des manipulations. Le matériau, l'épaisseur, la longueur, et la courbure de la bague d'étanchéité 10 sont par conséquent sélectionnés pour permettre cette déformation élastique des

branches 14 et 16.

On comprendra que la bague d'étanchéité 10 peut varier en dimensions et en taille en fonction des enveloppes d'étanchéité spécifiques dans lesquelles le joint d'étanchéité sera installé et pour les différentes configurations de pression interne ou externe auxquelles la bague d'étanchéité 10 sera exposée. En conséquence, les différents rayons de la bague d'étanchéité 10, les matériaux et l'épaisseur de celle-ci peuvent varier selon les caractéristiques de l'environnement dans lequel la bague d'étanchéité 10 sera utilisée. On comprendra, en outre, que la bague d'étanchéité 10 peut être utilisée dans des applications autres que des applications de jointsde conduits rigides et compacts, en particulier lorsqu'une aptitude à une déformation relativement importante est souhaitée pour un joint d'étanchéité métallique activé par pression. De plus, bien que la bague d'étanchéité 10 décrite soit constituée d'une seule couche, plusieurs couches peuvent être utilisées pour certaines applications autres que des

applications impliquant des pressions supérieures.

Bien que la description précédente ait porté sur un mode

de réalisation particulier de la présente invention, celle-ci n'est bien entendu pas limitée à l'exemple spécifique décrit et illustré ici, et l'homme de l'art comprendra aisément qu'il est possible d'y apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de

l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Bague d'étanchéité métallique activée par pression destinée à rendre étanches des surfaces annulaires (23, 25) orientées axialement, caractérisée en ce qu'elle comprend une partie en anse annulaire (12) ayant une première extrémité (26) et une seconde extrémité (28) et comportant une surface arquée concave (22) et une surface arquée convexe (24) qui s'étendent toutes deux entre les première et seconde extrémités (26, 28); une première branche annulaire (14) comportant une première section courbe (40) qui s'étend depuis la première extrémité (26) de la partie en anse (12) et une seconde section courbe (50) qui s'étend depuis la première section courbe jusqu'à une première extrémité libre (56), la première section courbe (40) présentant une surface arquée concave extérieure (42) et une surface arquée convexe intérieure (44) qui s'étendent toutes deux entre la première extrémité de la partie en anse et la seconde section courbe, seconde section courbe (50) qui présente une surface arquée concave intérieure (52) et une surface arquée convexe extérieure (54) s'étendant toutes deux entre la première section courbe (40) et la première extrémité libre (56), la surface convexe extérieure (54) de la seconde section courbe (50) formant une première surface d'étanchéité annulaire orientée axialement; et une seconde branche annulaire (16) comportant une troisième section courbe (140) qui s'étend depuis la seconde extrémité (28) de la partie en anse (12) et une quatrième section courbe (150) qui s'étend depuis l'extrémité de la troisième section courbe jusqu'à une seconde extrémité libre (156), la troisième section courbe (140) présentant une surface arquée concave (142) et une surface arquée convexe (144) qui s'étendent toutes deux entre la seconde extrémité de la partie en anse et la quatrième section courbe, quatrième section courbe (150) qui présente une surface arquée concave (152) et une surface arquée convexe (154) s'étendant toutes deux entre la troisième section courbe (140) et la seconde extrémité libre (156), la surface convexe (154) de la quatrième section courbe (150) formant une seconde surface d'étanchéité annulaire orientée axialement, et en ce que la surface convexe (24) de la partie en anse (12), les surfaces concaves (42, 142) des première et troisième sections courbes (40, 140), et les surfaces convexes (54, 154) des seconde et quatrième sections courbes (50, 150) forment une surface extérieure continue de la bague

d'étanchéité (10).

2. Bague d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie en anse (12) et les première et seconde branches (14, 16) sont concentriques autour d'un

axe (A).

3. Bague d'étanchéité selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle est symétrique par rapport à un plan médian (B) qui s'étend perpendiculairement à l'axe (A)

et qui coupe la partie en anse (12) en deux.

4. Bague d'étanchéité selon la revendication 3, caractérisée en ce que la surface convexe (24) de la partie en anse (12) comporte un premier sommet (30) qui constitue le point de la partie en anse le plus éloigné du plan médian (B), et en ce que la surface convexe (154) de la quatrième section courbe (150) comporte un second sommet (162) qui constitue le point de la quatrième section courbe le plus éloigné du plan médian (B), le second sommet (162) étant plus

espacé du plan médian (B) que le premier sommet (30).

5. Bague d'étanchéité selon la revendication 4, caractérisée en ce que les première et seconde branches (14, 16) sont suffisamment élastiques pour que les seconde et quatrième sections courbes (50, 150) se rapprochent l'une de l'autre lorsqu'une force d'étanchéité est appliquée au moins

à l'une d'elles.

6. Bague d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie en anse (12) et les première et seconde branches (14, 16) sont formées solidairement les

unes des autres sous la forme d'un élément unitaire monobloc.

7. Bague d'étanchéité selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'élément unitaire monobloc a une

épaisseur constante sur la totalité de sa longueur.

8. Bague d'étanchéité selon la revendication 7, caractérisée en ce que la partie en anse (12) et les première et seconde branches (14, 16) sont constituées d'un matériau

métallique élastique.

9. Bague d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface convexe (24) de la partie en anse (12) forme un arc d'un premier cercle ayant un premier rayon (R2), la surface concave (42) de la première section courbe (40) forme un arc d'un second cercle ayant un second rayon (R3), la surface convexe (54) de la seconde section courbe (50) forme un arc d'un troisième cercle ayant un troisième rayon (R6), la surface concave (142) de la troisième section courbe (140) forme un arc d'un quatrième cercle ayant un quatrième rayon (R3), et la surface convexe (154) de la quatrième section courbe (150) forme un arc d'un

cinquième cercle ayant un cinquième rayon (R6).

10. Bague d'étanchéité selon la revendication 9, caractérisée en ce que le premier rayon (R2) est inférieur aux second et quatrième rayons (R3) et supérieur aux

troisième et cinquième rayons (R6).

11. Bague d'étanchéité selon la revendication 10, caractérisée en ce que les second et quatrième rayons (R3) sont de longueurs égales, et en ce que les troisième et

cinquième rayons (R6) sont de longueurs égales.

12. Bague d'étanchéité selon la revendication 11, caractérisée en ce que le premier rayon (R2) est approximativement 109 pour cent supérieur aux troisième et cinquième rayons (R6), et en ce que les second et quatrième rayons (R3) sont approximativement 114 pour cent supérieurs

aux troisième et cinquième rayons.

13. Bague d'étanchéité selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'arc du premier cercle s'étend sur sa

circonférence dans une plage d'environ 180 à environ 190 .

14. Bague d'étanchéité selon la revendication 13, caractérisée en ce que l'arc du second cercle et l'arc du quatrième cercle s'étendent sur leurs circonférences

respectives dans une plage d'environ 40 à environ 50 .

15. Bague d'étanchéité selon la revendication 14, caractérisée en ce que l'arc du troisième cercle et l'arc du cinquième cercle s'étendent sur leurs circonférences

respectives dans une plage d'environ 65 à environ 75 .

16. Bague d'étanchéité selon la revendication 15, caractérisée en ce que les seconde et quatrième sections courbes (50, 150) divergent l'une de l'autre au fur et à mesure qu'elles s'éloignent des extrémités des première et troisième sections courbes (40, 140), respectivement, et convergent l'une vers l'autre au fur et à mesure qu'elles se rapprochent des première et seconde extrémités libres

(56, 156), respectivement.

17. Bague d'étanchéité selon la revendication 16, caractérisée en ce que la partie en anse (12) et les première et seconde branches (14, 16) sont réalisées solidairement les

unes des autres sous la forme d'un élément unitaire monobloc.

18. Bague d'étanchéité selon la revendication 17, caractérisée en ce que l'élément unitaire monobloc a une

épaisseur constante sur la totalité de sa longueur.

19. Bague d'étanchéité selon la revendication 18, caractérisée en ce que la partie en anse (12) et les première et seconde branches (14, 16) sont constituées d'un matériau

métallique élastique.