FR2919707A1 - Element d'etancheite servant a rendre etanche une ouverture, et dispositif d'etancheite. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un élément d'étanchéité servant à rendre étanche une ouverture (2), lequel présente une face extérieure (4) munie d'une surface d'étanchéité, au moins deux surfaces d'étanchéité (5, 6) étant formées sur la face extérieure (4), lesquelles comportent des matériaux d'étanchéité différents. En outre, l'invention concerne un dispositif d'étanchéité.

Description

ELÉMENT D'ÉTANCHÉITÉ SERVANT À RENDRE ÉTANCHE UNE OUVERTURE, ET DISPOSITIF

D'ÉTANCHÉITÉ

La présente invention concerne un élément d'étanchéité servant à rendre étanche une ouverture, l'élément d'étanchéité comportant une face extérieure comprenant une surface d'étanchéité. En outre, l'invention concerne un dispositif d'étanchéité muni d'un élément qui comporte une ouverture à rendre étanche, et un élément d'étanchéité qui peut être inséré dans l'ouverture. D'après le document DE 87 16 060 U1, on connaît un dispositif de fermeture servant à fermer des alésages ou des canaux conduisant du fluide sous pression. Un corps de fermeture inséré dans l'alésage est conçu avec différents diamètres et une rainure circulaire et formée à peu près au milieu, dans laquelle de la matière doit être introduite par pressage à un étage de l'alésage lors de l'enfoncement dans l'alésage. La face intérieure de l'alésage peut être recouverte d'une couche de zinc ou de chromate. Le corps de fermeture est en acier.

En outre, on connaît des garnitures d'étanchéité de types, de formes les plus variés et fabriqués dans des matériaux et/ou des matières d'étanchéité les plus variés, lesquels sont également soumis aux principes d'action les plus divers. Les problèmes que l'on rencontre aujourd'hui avec les garnitures d'étanchéité sont, entre autres, le fait qu'en principe, en raison des structures superficielles et/ou de la forme et/ou des contraintes géométriques des partenaires d'étanchéité, l'étanchéité requise n'est obtenue au début que de manière insuffisante ou le fait qu'après un certain temps d'utilisation, cette étanchéité n'est plus suffisante. En outre, le montage de l'élément d'étanchéité dans le composant à rendre étanche peut endommager l'élément d'étanchéité, ce qui peut entraîner des défauts d'étanchéité. De plus, l'effet d'étanchéité d'un élément d'étanchéité peut être amoindri et/ou éliminé par d'autres influences extérieures et/ou temporelles. A titre d'exemple, on mentionnera ici, entre autres, les effets de température, l'incompatibilité chimique de l'élément d'étanchéité avec par exemple l'huile, l'eau, le gaz etc., les décompositions électrochimiques, la tendance à la diffusion, les signes de vieillissement (porosité) et similaires. L'objet de la présente invention est de créer un élément d'étanchéité et un dispositif d'étanchéité, avec lesquels l'étanchéité peut être obtenue de manière durable et garantie même sous les influences les plus diverses.

Cet objet est atteint par un élément d'étanchéité conçu pour rendre étanche une ouverture, lequel présente une face extérieure, caractérisé en ce que, sur la face extérieure sont formées au moins deux surfaces d'étanchéité qui comportent des matériaux d'étanchéité différents. Une telle configuration permet de tenir compte des réalités et des domaines d'utilisation les plus divers de l'élément d'étanchéité, et d'obtenir toujours une étanchéité suffisante sur une longue période. En raison de la diversité des matériaux d'étanchéité, l'étanchéité peut être garantie immédiatement au moyen d'au moins un matériau d'étanchéité, aussitôt l'élément d'étanchéité inséré dans l'ouverture, et en outre, par la suite, l'étanchéité peut toujours être obtenue de manière sûre au moyen d'au moins un des matériaux d'étanchéité des surfaces d'étanchéité, même sous les influences les plus diverses. De préférence, les surfaces d'étanchéité sont disposées l'une après l'autre vu dans le sens longitudinal de l'élément d'étanchéité. En ce qui concerne la fonctionnalité d'étanchéité, l'élément d'étanchéité comprend donc deux segments partiels séparés.

De préférence, les deux surfaces d'étanchéité sont directement contiguës l'une à l'autre vu dans le sens longitudinal de l'élément d'étanchéité. Outre une construction compacte de l'élément d'étanchéité, cela permet également d'obtenir une transition sans joint entre les deux surfaces d'étanchéité, ce qui permet aussi de cette manière d'améliorer la fonctionnalité d'étanchéité. De préférence, les surfaces d'étanchéité sont formées de manière à faire chacune entièrement le tour de la face extérieure de l'élément d'étanchéité. En particulier, l'élément d'étanchéité est réalisé avec une face extérieure sans angle dans la zone des deux surfaces d'étanchéité, et est notamment conçu sous forme de bouchon cylindrique.

Idéalement, les surfaces d'étanchéité sont formées de telle manière que leur effet d'étanchéité respectif se produit de manière décalée dans le temps après l'insertion de l'élément d'étanchéité dans l'ouverture. Cela permet de tenir compte de manière particulièrement efficace au plus haut point des exigences les plus diverses quant à la propriété de la garniture. Cela permet aussi, dès l'insertion de l'élément d'étanchéité dans l'ouverture à rendre étanche, d'obtenir immédiatement une étanchéité suffisante, et au fil de l'utilisation et au cours de la durée de vie de l'élément d'étanchéité d'obtenir une propriété d'étanchéité suffisante, bien plus longue comparativement à l'état de la technique. Cette configuration permet de garantir une plus faible usure même sous l'effet des facteurs d'influence les plus divers pendant la durée de vie de l'élément d'étanchéité. De préférence, l'effet d'étanchéité de la première surface d'étanchéité après l'insertion dans l'ouverture est limité dans le temps. La première surface d'étanchéité est donc conçue de préférence de telle manière qu'elle produit immédiatement après l'insertion un effet d'étanchéité déjà suffisant, et qu'en fonction de la situation, la durée de vie de l'élément d'étanchéité et sa durée d'utilisation diminuent et que ladite surface d'étanchéité présente donc, le cas échéant, un effet d'étanchéité et/ou une fonctionnalité d'étanchéité qui n'est déjà plus suffisant bien que l'élément d'étanchéité soit encore utilisé. De préférence, l'effet d'étanchéité de la seconde surface d'étanchéité ne se produit qu'après le processus d'une réaction électrochimique entre le matériau de la seconde surface d'étanchéité et le matériau de l'ouverture en contact avec celui-ci après l'insertion de l'élément d'étanchéité dans l'ouverture.

Ainsi, la seconde surface d'étanchéité munie de son matériau spécifique ne déploie pas immédiatement après l'insertion de l'élément d'étanchéité dans l'ouverture, son entière et suffisante propriété d'étanchéité. Cela peut être garanti seulement au cours de la durée de vie de l'élément d'étanchéité après l'insertion dans l'ouverture étant donné que l'effet d'étanchéité ne peut se produire qu'à la suite de la réaction électrochimique. On mentionnera ici de manière explicite que la limitation dans le temps de la première surface d'étanchéité quant à son effet d'étanchéité comprend non seulement une durée en secondes mais bien entendu aussi une durée bien plus longue. Celle-ci peut notamment s'élever à plusieurs mois, voire à plusieurs années.

De même, on mentionnera que la durée nécessaire pour que la seconde surface d'étanchéité atteigne son effet d'étanchéité suffisant dans le domaine d'utilisation spécifique à la situation s'élève non seulement à quelques secondes après l'insertion mais peut être une durée plus longue, de plusieurs jours à plusieurs semaines ou mois. Toutefois un effet d'étanchéité suffisant, par exemple aussi pour plusieurs années, est obtenu explicitement lorsque cet effet d'étanchéité de la seconde surface d'étanchéité est entièrement déployé. Pour l'utilisation et l'application respectives, l'effet d'étanchéité de la seconde surface d'étanchéité existe et/ou est obtenu de manière suffisante de préférence une fois que l'effet d'étanchéité de la première surface d'étanchéité a diminué. En particulier, un effet d'étanchéité simultané suffisant de la première mais aussi de la seconde surface d'étanchéité est obtenu au moins pour une durée déterminée.

De préférence, il est prévu que sur la face extérieure de l'élément d'étanchéité la première et/ou la seconde surface d'étanchéité soit réalisée comme une couche appliquée sur ladite face. Mais il peut être également prévu qu'au moins une des surfaces d'étanchéité soit réalisée comme un composant séparé sur la face extérieure. De préférence, la première surface d'étanchéité est fabriquée dans un matériau élastique. Il s'avère idéal que la première surface d'étanchéité soit conçue comme un élastomère, par exemple un élastomère vulcanisé tel que le caoutchouc ou similaire.

De préférence, la seconde surface d'étanchéité est un matériau métallique lequel est conçu pour produire un effet d'étanchéité au moyen d'une corrosion par contact en raison d'une réaction électrochimique avec le matériau métallique de l'ouverture. En particulier, il est prévu que la seconde surface d'étanchéité comprenne du zinc. De préférence, la seconde surface d'étanchéité est réalisée comme une couche de zinc sur la face 10 extérieure de l'élément d'étanchéité. De préférence, une pièce métallique, notamment une pièce d'acier, est munie d'une ouverture, dans laquelle l'élément d'étanchéité peut être inséré ou enfoncé ou similaire. De préférence, cette pièce métallique munie 15 de l'ouverture, dans laquelle l'élément d'étanchéité peut être inséré, est montée dans un véhicule, en particulier dans un véhicule automobile. De préférence, la pièce métallique comporte des alésages et des canaux dans lesquels s'écoule du fluide. 20 En principe, l'élément d'étanchéité peut être prévu cependant aussi dans tous les autres dispositifs d'étanchéité, dans lesquels il faut rendre étanche des alésages, des ouvertures ou similaires. Un autre aspect de l'invention concerne un 25 dispositif d'étanchéité muni d'un élément qui comporte une ouverture à rendre étanche, et d'un élément d'étanchéité pouvant être inséré dans l'ouverture. Dans la zone d'étanchéité entre l'ouverture et une face extérieure de l'élément d'étanchéité sont formées une 30 première et une seconde surfaces d'étanchéité, qui présentent des matériaux d'étanchéité différents.

Au moins une surface d'étanchéité est de préférence formée sur la face extérieure de l'élément d'étanchéité. Mais il peut être également prévu qu'au moins une surface d'étanchéité soit formée sur la paroi intérieure de l'alésage, en particulier sur une zone de paroi où la partie de la face extérieure de l'élément d'étanchéité est disposée dans sa position finale insérée dans l'alésage, et est en contact avec la zone de paroi. En fonction de la situation, on peut choisir individuellement la configuration préférée pour la meilleure étanchéité possible. Notamment en ce qui concerne la possibilité de fabrication, l'accessibilité et les coûts, on peut alors recourir respectivement à la variante la mieux appropriée.

Un exemple de réalisation de l'invention est expliqué en détail ci-après à l'aide de dessins schématiques. On peut y voir que : la figure 1 est une représentation en coupe d'un élément d'étanchéité selon l'invention ; et la figure 2 est un diagramme dans lequel l'étanchéité est représentée en fonction de la durée de l'élément d'étanchéité selon la figure 1. Dans une représentation schématique en coupe, la figure 1 montre une section partielle d'une pièce d'acier 1, cette pièce d'acier 1 étant montée dans un véhicule et comportant un alésage 2. Dans l'état illustré sur la figure 1, un élément d'étanchéité 3 est déjà placé dans l'alésage 2 dans une position finale. L'élément d'étanchéité 3 a la forme d'un cylindre et est conçu à symétrie de révolution autour de son axe longitudinal A. L'élément d'étanchéité 3 est conçu sous la forme d'un bouchon et comporte, dans l'exemple de réalisation, un diamètre sensiblement identique sur les longueurs 11 et 12 des deux surfaces d'étanchéité 5 et 6 au niveau d'une face extérieure 4.

Comme on peut le voir, les deux surfaces d'étanchéité 5 et 6 sont directement contiguës l'une à l'autre, vu dans le sens de l'axe A, et sont disposées l'une après l'autre. Dans l'exemple de réalisation, la longueur 11 de la première surface d'étanchéité 5 est inférieure à la longueur 12 de la seconde surface d'étanchéité 6. L'élément d'étanchéité 3 comporte une longueur totale 1. Les deux surfaces d'étanchéité 5 et 6 présentent différents matériaux, dans l'exemple de réalisation la première surface d'étanchéité 5 étant un élastomère et la seconde surface d'étanchéité 6, une couche de zinc. Les matériaux des deux surfaces d'étanchéité 5 et 6 sont conçus différemment et réalisés notamment de manière à ce qu'après l'insertion de l'élément d'étanchéité 3 dans l'alésage 2, les étanchéités suffisantes des surfaces d'étanchéité 5 et 6 déploient leur effet de manière décalée dans le temps l'une par rapport à l'autre. La seconde surface d'étanchéité 6 est réalisée en combinaison avec l'alésage 2 de telle façon qu'elle est conçue à ajustement serré et qu'elle est pourvue de la couche de zinc. Lors de l'assemblage des éléments d'étanchéité conçus à ajustement serré, les pointes de surface des partenaires d'étanchéité sont en partie lissées. Mais des fissures risquent cependant de se former dans la surface d'étanchéité, de telle sorte que l'étanchéité requise ne peut plus être garantie. L'invention y remédie par le fait qu'un partenaire d'étanchéité, la face intérieure de l'alésage 2 ou l'élément d'étanchéité 3, est conçu avec une surface d'étanchéité plastique ou élastique. A titre d'exemple, l'élément d'étanchéité 3 est conçu selon la figure 1 avec la première surface d'étanchéité 5 en élastomère. L'effet d'étanchéité de cette première surface d'étanchéité 5 est garantie par l'adaptation de l'élastomère à la structure superficielle de la surface d'étanchéité opposée et donc de la face intérieure de l'alésage 2. Selon la représentation de la figure 1, la structuration de la première surface d'étanchéité 5 est représentée de manière symbolique. Immédiatement après l'insertion de l'élément d'étanchéité 3, l'effet d'étanchéité suffisant pour rendre étanche l'ouverture 2 est fourni par la première surface d'étanchéité 5. Cet effet d'étanchéité de la première surface d'étanchéité 5 est cependant limité dans le temps et n'est souvent pas maintenu aussi longtemps que l'élément d'étanchéité 3 doit rester dans l'ouverture 2.

Pour toute la durée de vie de l'élément d'étanchéité 3, l'effet d'étanchéité de cette première surface d'étanchéité 5 spécifiée avec un élastomère est diminué et/ou supprimé. Pour contrecarrer cela, l'élément d'étanchéité 3 est muni de la seconde surface d'étanchéité 6, laquelle est zinguée. L'effet d'étanchéité est produit ici quasiment par corrosion par contact. Les partenaires d'étanchéité doivent être choisis de préférence en fonction de la série de tension électrochimique. Les éventuelles fissures qui se sont formées lors du montage selon l'état de la technique sont, dans l'invention, quasi bouchées par l'usure du matériau plus commun. D'une manière générale on mentionnera que l'invention peut être également réalisée de manière à ce qu'au moins l'une des deux surfaces d'étanchéité 5 ou 6 ne soit pas formée sur l'élément d'étanchéité 3 mais constituée d'une partie de la face intérieure de l'alésage 2, avec laquelle la face extérieure 4 de l'élément d'étanchéité 3 est alors en contact. D'une manière générale, l'invention concerne donc aussi un dispositif d'étanchéité muni d'un élément qui comporte une ouverture à rendre étanche 2, un élément d'étanchéité 3 pouvant être inséré dans ladite ouverture 2. Dans la zone de contact située entre la face intérieure de l'alésage 2 et la face extérieure de l'élément d'étanchéité 3 sont réalisées au moins deux sections différentes sous la forme de surfaces d'étanchéité, les surfaces d'étanchéité étant conçues dans différents matériaux.

La figure 2 illustre un diagramme, dans lequel l'étanchéité D est représentée en fonction du temps t du dispositif de la figure 1. Ce diagramme représenté sur la figure 2 permet de montrer la conception et le mode d'action de l'élément d'étanchéité 3. Il est donc possible d'atteindre le but consistant à pouvoir garantir l'étanchéité D requise sur toute la durée de vie d'un système déterminé à rendre étanche. Garantir l'étanchéité D suffisante requise immédiatement après le montage en fait également partie. Selon le diagramme, il est montré que directement après l'insertion de l'élément d'étanchéité 3 dans l'alésage 2 au moment tO l'effet d'étanchéité total de la première surface d'étanchéité 5 est fourni. L'étanchéité requise DO est donc garantie au moment tO jusqu'au moment t1 selon l'allure de la courbe I, qui illustre l'effet d'étanchéité de la première surface d'étanchéité 5. Comme il ressort de ce diagramme, l'effet d'étanchéité de la première surface d'étanchéité 5 diminue sur la période de temps t en raison des effets décrits en introduction.

De même, la figure 2 montre que l'effet d'étanchéité de la seconde surface d'étanchéité 6, laquelle est représentée par la courbe II, est très faible au moment tO et est situé bien en deçà de l'étanchéité DO requise pour le système illustré sur la figure 1. Mais, au fil du temps passé par l'élément d'étanchéité 3 dans l'alésage 2, l'effet d'étanchéité de la seconde surface d'étanchéité 6 augmente selon la courbe caractéristique II. Selon la représentation de la figure 2, l'effet d'étanchéité de la seconde surface d'étanchéité 6 atteint seulement au moment tl le niveau de l'étanchéité DO requise. Dans la fenêtre temps située entre les moments tl et t2, l'effet d'étanchéité de la première surface d'étanchéité 5 continue de diminuer selon l'allure de la courbe I, alors que l'effet d'étanchéité de la seconde surface d'étanchéité 6 continue d'augmenter. Dans cette fenêtre temps située entre les moments t1 et t2, l'effet d'étanchéité de la première surface d'étanchéité 5 est néanmoins encore suffisant pour rendre étanche le système selon la figure 1, étant donné que selon l'allure de la courbe I illustrée sur la figure 2 les valeurs de l'étanchéité D sont situées au-dessus de l'étanchéité requise DO. Dans la fenêtre temps située entre tl et t2, les deux surfaces d'étanchéité 5 et 6 ont donc un effet d'étanchéité suffisant. Les deux combinaisons d'étanchéité, à savoir la surface d'étanchéité 5 avec la paroi intérieure de l'alésage 2 et la surface d'étanchéité 6 avec la paroi intérieure de l'alésage 2, assurent donc ainsi une étanchéité fiable. Selon la représentation de la figure 2 il ressort qu'au moment t3 les deux combinaisons d'étanchéité présentent une étanchéité D qui est identique et supérieure à l'étanchéité requise DO.

Dans la période située après le moment t2, l'effet d'étanchéité de la combinaison d'étanchéité entre la première surface d'étanchéité 5 et la paroi intérieure de l'alésage 2 continue de diminuer et passe en dessous de la valeur requise pour l'étanchéité DO. Cela n'est plus suffisant, l'étanchéité suffisante du système dans son ensemble étant toutefois encore garantie étant donné qu'à présent l'étanchéité de la seconde combinaison d'étanchéité entre la seconde surface d'étanchéité 6 et la paroi intérieure de l'alésage 2 continue d'augmenter et est constamment supérieure à l'étanchéité requise DO.

L'effet d'étanchéité de la seconde combinaison d'étanchéité entre la seconde surface d'étanchéité 6 et la paroi intérieure de l'alésage 2 n'augmente plus que légèrement à partir d'une durée assez longue ou reste constant lorsque l'usure s'est réglée.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Elément d'étanchéité servant à rendre étanche une ouverture (2), lequel présente une face extérieure (4), caractérisé en ce que, sur la face extérieure (4) 5 sont formées au moins deux surfaces d'étanchéité (5, 6) qui comportent des matériaux d'étanchéité différents.

2. Elément d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces d'étanchéité (5, 10 6) sont disposées l'une après l'autre vu dans le sens longitudinal (A) de l'élément d'étanchéité (3).

3. Elément d'étanchéité selon la revendication 1 ou 2, 15 caractérisé en ce que les surfaces d'étanchéité (5, 6) sont formées de manière à faire chacune entièrement le tour de la face extérieure (4).

4. Elément d'étanchéité selon l'une quelconque des 20 revendications précédentes,caractérisé en ce que les surfaces d'étanchéité (5, 6) sont réalisées de telle manière que leurs effets d'étanchéité respectifs se produisent de manière décalée dans le temps après l'insertion de l'élément d'étanchéité (3) dans l'ouverture (2).

5. Elément d'étanchéité selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'effet d'étanchéité de la première surface d'étanchéité (5) est limité dans le temps après l'insertion dans l'ouverture (2).

6. Elément d'étanchéité selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'effet d'étanchéité de la 15 seconde surface d'étanchéité (6) ne se produit qu'après le processus d'une réaction électrochimique entre le matériau de la seconde surface d'étanchéité (6) et le matériau de l'ouverture (2) en contact avec celui-ci après l'insertion de l'élément d'étanchéité (3) dans 20 l'ouverture (2).

7. Elément d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'effet d'étanchéité de la 25 seconde surface d'étanchéité (6) se produit après la diminution de l'effet d'étanchéité de la première surface d'étanchéité (5).

8. Elément d'étanchéité selon l'une quelconque des 30 revendications précédentes, caractérisé en ce que la première surface d'étanchéité (5) est réalisée dans un matériau élastique, en particulier un élastomère.

9. Elément d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde surface d'étanchéité (6) comprend un matériau métallique, lequel est conçu pour produire un effet d'étanchéité au moyen d'une corrosion par contact en raison d'une réaction électrochimique avec le matériau métallique de l'ouverture (2).

10. Elément d'étanchéité selon la revendication 9, caractérisé en ce que la seconde surface d'étanchéité (6) comporte du zinc.

11. Dispositif d'étanchéité pourvu d'un élément (1), qui comporte une ouverture à rendre étanche (2), et d'un élément d'étanchéité (3), lequel peut être inséré dans l'ouverture (2), caractérisé en ce que dans la zone d'étanchéité entre l'ouverture (2) et une face extérieure (4) de l'élément d'étanchéité (3) sont formées une première (5) et une seconde (6) surfaces d'étanchéité, lesquelles présentent des matériaux d'étanchéité différents.

12. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 11,caractérisé en ce que au moins une surface d'étanchéité (5, 6) est formée sur la face extérieure (4) de l'élément d'étanchéité (3).