Brevet FR2001258A1 — publié le 19690926

La présente invention concerne un joint d'étanchéité placé entre deux chambres dans lesquelles régnent deuz pressions différentes et qui sont séparées par une paroi à travers laquelle passe un arbre. 5 Le joint d'étanchéité comprend une bague de caoutchouc qu'on étire pour la mettre en place sur un arbre, ce qui fixe à la position correcte une lèvre annulaire faisant partie intégrante de la bague, lèvre qui exerce une pression axiale le long d'une surface d1étanchéité annulaire contre le côté de la paroi où la 10 pression régnante est plus élevée, cela grâce à la tension propre de la lèvre et en raison de l'influence de la pression ambiante. Ce type de joint d'étanchéité, qui est décrit ci-dessus et qui est représenté par exemple par la bague dite en Y, convient moins bien, dans des conditions de fonctionnement normales, qu'un 15 joint d'étanchéité comprimé. Une pression refoule notamment la lèvre du joint complètement contre la paroi. Il en résulte que la région de la surface d'étanchéité contre laquelle frotte le joint d'étanchéité est la même que celle de la surface intérieure du joint en regard de la paroi. La force de frottement est importante 20 et, aux pressions élevées (1 kg/cm et au-dessus), elle use la bague, et la chaleur créée est si élevée que la lèvre devient inutilisable après un bref temps de fonctionnement. La présente invention vise à supprimer ces inconvénients. On obtient ce résultat en faisant en sorte que la surface libre 25 de la lèvre en regard de la paroi soit faible par rapport à l'épaisseur radiale de la bague formant le corps du "joint. Dans la description qui va suivre et sur le dessin annexé qui représente un certain nombre de modes de réalisation purement illustratifs de l'invention, on peut voir comment l'effet recherché est obtenu. 30 Chacune des figures 1 à 5 du dessin montre une coupe de chaque mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1 une paroi 11 sépare deux espaces 12 et 13. La pression dans l'espace 13 est plus élevée que la pression dans l'espace 12. Un arbre 14 traverse la paroi 11 « Un corps de 35 support 15, en caoutchouc, a été enfilé à force sur l'arbre 14. Une lèvre conique 16 s'étend vers l'extérieur à partir de la surface intérieure du corps de support 15. Du fait de l'influence de la pression ambiante et de latension propre de la lèvre 16, cette dernière est refoulée contre la paroi 11 et porte contre cette 40 dernière le long d'une surface d'étanchéité annulaire 18 par sa Ln^*-,r 2 2001258 6902275 surface intérieure 17, légèrement conique, le corps de support de la bague 15a une masse importante et une étendue radiale considérable par rapport à la lèvre afin d'assurer une position stable à la lèvre par rapport à la paroi 11. Le rôle du corps de support de 5 la bague est aussi d'assurer une étancliéité entre le corps et l'arbre. Toutefois, la lèvre est si robuste qu'elle ne se déforme pas et ne dévie pas facilement contre la surface d'étanchéité sous l'influence de la pression. Le but de la présente invention est d'obtenir un joint d'étanchéité comprimé ayant une efficacité élevée. 10 On entend par cela une aptitude à tolérer une pression élevée à une grande vitesse périphérique et cela avec un minimum d'usure, ce qui assure une durée de vie utile maximale. Du fait que la lèvre a la forme représentée sur la figure 1, c'est-à-dire du fait qu'elle a une section transversale étant essentiellement quadrila-15 térale, ce qui fait que sa forme reste plus ou moins intacte, elle porte contre la surface d'étanchéité par une arête un peu vive. Toutefois, une certaine déformation est inévitable en raison du fait que la surface d'étanchéité de la lèvre est soumise à une certaine extension radiale. Conformément à la présente invention, 20 cette extension sera faible par rapport à celle du corps de support et doit, de plus, être aussi faible que possible. On peut voir ci-après l'avantage qui en découle. Les pertes par frottement et la chaleur engendrée à l'endroit de la position d'étanchéité pour un joint d'étanchéité en caoutchouc sont proportionnelles à l'éten-25 due de la surface d'étanchéité, à la pression superficielle spécifique, au coefficient de frottement et à la vitesse de glissement. Etant donné que la pression superficielle spécifique, le coefficient de frottement et la vitesse de glissement peuvent être considérés conm:e étant relativement constants, les dimensions de la surface 30 d'étanchéité prennent alors la plus grande importance. Plus la surface d'étanchéité est faible, plus la chaleur et l'usure créées par le f rottement sont faible s et plus la durée de vie utile du joint d'étanchéité est élevée. Un joint d'étanchéité en caoutchouc nitrile tel que 35 celui représenté sur la figure.1 fonctionne de façon satapaisante si les conditions suivantes sont remplies î Diamètre de l'arbre : 50 mm Vitesse de rotation : 2.000 tours/minute p Pression : 2 kg/cm . 40 La température à l'endroit de la surface d'étan- 6902275 2001258 ci.'îit ; vît inziri 3ure \ 7CCC ai; la t«n.r iratura d'un lit;' ; i'i-niZx qui ent;ure l'emplîT»:-jnriit où a lieu 1* ÎTaïichéité est ec-nxriae entre 5C et 6CCC ej^ermaner-ce, ~Sn i'autres termes, un tel jcint 'c-tanchéit ^ ci:n:l-:- veut foi: .-uienner dar..~ les conditions oui 5 auraient nécessité art«rieursmeirt un agencement d'étanchéité considérablement plus cexpliqué. Cn i;eut obtenir essentiellement les mêmes résultats avec un joir.t d'étanchéité conforme à la figure 2. l'élément d'étanchéité en caoubcLovc est du type qui e st désigné sous l'appellation 10 bague en Y dans le commerce, le corps de support de la bague 25 maintient la lèvre 26 sur un arbre 24 qui traverse une ouverture 21. Deux chambres 22 et 23 sont séparées par la paroi 21. Une pression plus élevée règne dans la chambre 23. l'ouverture 29, à travers laquelle passe l'arbre, est considérablement plus grande 15 que l'arbre. Un manchon 210 est introduit dans l'espace compris entre l'ouverture 29 et l'arbre 24» La surface 211, se trouvant à l'extrémité du manchon, a une conicité telle qu'elle constitue un support pour la lèvre qui pointe contre le manchon sur la majeure partie de sa surface 27» 20 Bu fait de la pression régnant dans l'espace 23, la lèvre de la bague est refoulée contre la surface conique 211 du manchon et, seule, la partie extérieure de la lèvre porte contre la paroi 21 le long d'une surface d'étanchéité- 28 qui est très étroite par rapport au corps de la bague et de la lèvre. 25 Un agencement d'étanchéité tel que celui représenté sur la figure 2 est avantageux à un certain nombre de points de vue. Un produit normalisé constitué par une bague en V forme une partie capitale du joint d'étanchéité. On peut fabriquer un manchon à partir d'une grande quantité de matières différentes s'échelonnant 30 d'un métal à une matière plastique et à un caoutchouc, l'avantage le plus essentiel est toutefois que l'application ne demande aucune tolérance étroite» Une différence d'épaisseur de la paroi 21 de 0,1 mm peut-être tolérée sans aucun inconvénient. Ceci est valable même pour 35 la section du; manchon qui est entourée par la paroi 21. On monte un manchon 21C avec un faible jeu entre la surface 211 et la surface 281 qui se trouve sur le coté oppose à la surface d'étanchéité 28« On bloque le manchon en position au moyen d'une vis de blocage 213. On refoule la bague en Y vers l'avant de manière que 40 sa lèvre vienne en contact avec la totalité de la surface 211 du BAD ORIGINAL ,r.n^-,r 4 2O01258 6902275 manchon 21 C, De ce fait, en obtient a-utomatiq.ueir.ent la position d'étanchéité correcte peur la section extérieure de la lèvre. Aucun usinage n'est à effectuer sur l'arbre sous la forme de tords de support pour la bague en V dans cette conception. La tension mécani-5 que propre du corps de la bague 25, autour de l'arbre, est suffisante pour maintenir la bague en V en position par rapport au manchon et, en même temps, assure un joint d'étanchéité parfait autour de l'arbre. La position du manchon est déterminée, lors du montage, par rapport à la paroi 21. Un autre avantage que présente 10 un dispositif conforme à celui de la figure 2 est le suivant. S'il est nécessaire de changer la bague en V pour une raison quelconque, on peut libérer la vis de blocage 213 et on peut déplacer vers l'arrière le manchon 210 jusqu'à ce que l'on puisse extraire la bague en V à travers l'espace compris entre l'arbre 24 et l'ouver- . 15 ture 29 et l'enlever. On peut alors enfiler à force une nouvelle bague en Y sur l'arbre et la refouler à travers l'ouverture pratiquée dans la paroi 21, après quoi on pousse le manchon pour le mettre en position et on le bloque au moyen de la vis de blocage 213. 20 La figure 3 montre un autre développement du moyen général de l'invention représenté sur les figures 1 et 2. Ici, le manchon 210 (voir figure 2) est remplacé par une bague de caoutchouc 310 dont la surface de support 311 destinée à la lèvre 36 est associée à la bague de caoutchouc 310 par sa section 25 intérieure 37. La bague de caoutchouc est enfilée à force sur l'arbre 34. La force de maintien que la bague de caoutchouc exerce du fait de son rôle propre est suffisante pour niaintenir en position le joint d'étanchéité sous une pression considérable. Tandis que le manchon 210 est fixé positivement à l'aide de la vis de 30 blocags 213, le- bague de caoutchouc 310 est maintenue en position du fait de l'adhérence entre l'arbre et la bague de caoutchouc. Il en résulte qu'on doit observer un certain nombre de précautions -ans les applications conformes à la figure 3 qui sont soumises à une pression élevée. 35 C'est pourquoi il confient d'assurer à la bague de caoutchouc un support contre un épaulement 341 se trouvant sur l'arbre 34 afin de supprimer tous les risques. Dans le joint d'étanchéité conforme à la figure 4, le corps de support 35 (voir figure 3) a été supprimé et la bague 40 de caoutchouc 410, qui sert de manchon de support à la lèvre 46 BAD ORIGINAL 6902275 2001258 dans cette conception, joue aussi le rôle de la "bague de "blocage à laquelle est fixée la lèvre 46. La lèvre est munie d'une arête ou nervure annulaire 47 qui porte contre la paroi 41 le long d'une surface d'étanchéité 5 48. Le rôle de la nervure est de permettre un certain déplacement axial entre l'arbre 44 et la paroi 41 sans compromettre pour autant l'efficacité du joint d'étanchéité. La figure 5 représente une variante du mode de réalisation conforme à la figure 2. La différence entre ces deux modes 10 de réalisation réside dans le fait que le manchon 210 est remplacé par un épaulement 510 se trouvant sur l'arbre 54* 6902275 2001258 REVENDICATIONS 1. Joint d'étanchéité entre deux chambres dans lesquelles régnent deux pressions différentes et qui sont séparées par une paroi à travers laquelle passe un arbre, ledit joint comprenant 5 une bague en caoutchouc qui ferme corps, et qui est enfilée à force autour de l'arbre, ce qui maintient en position correcte une lèvre annulaire qui en fait partie intégrante et qui exerce une pression axiale le long d'une surface d'étanchéité annulaire contre le côté de la paroi où la pression régnante est la plus élevée, 10 cela grâce à la tension propre de la lèvre et du fait de l'influence de la pression ambiante, le joint d'étanchéité susvisé étant caractérisé par le fait que la surface libre de la lèvre en regard de la paroi est petite par rapport à l'épaisseur radiale de la bague formant corps» 15 2. Joint d'étanchéité suivant la revendication 1, carac térisé par le fait qu'à peu près la totalité de la surface de la lèvre en regard de la paroi glisse contre cette paroi» 3. Joint d'étanchéité suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'étendue radiale de la surface d'étanchéité 20 est plus petite que la moitié de l'épaisseur de la bague formant corps. 4. Joint d'étanchéité suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'étendue radiale de la lèvre est essentiellement la même que l'épaisseur de la bague formant corps, 25 que l'ouverture pratiquée dans la paroi et à travers laquelle passe l'arbre est considérablenent plus grande que l'arbre et qu'entre l'ouverture et l'arbre est intercalé unianchon contre lequel porte la majeure partie de la lèvre, ce qui fait que seule la partie périphérique de la lèvre est en contact avec la paroi. 30 5. Joint d'étanchéité suivant la revendication 4, carac térisé par le fait que le manchon est en caoutchouc. 6. Joint d'étanchéité suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que le manchon fait partie intégrante de la lèvre» 35 7. Joit d'étanchéité suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que le manchon est constitué de manière à servir en même temps de bague formant corps.