Brevet FR2002581A1 — publié le 19691031

i 2002581 Dans les types classiques de joints étanches à surfaces d'étanchéité métal sur métal, un joint torique ou bague élastique est interposé entre les surfaces coniques de charge légèrement convergentes d'un cône de retenue et d'une bague 5 d'étanchéité. Au montage, le joint torique est roulé progressivement vers sa position de fonctionnement par un grand déplacement axial relatif du cône de retenue et de la bague d'étanchéité. Ce grand déplacement axial est généralement défavorable à l'ob-10 tention d'un assemblage compact étanche. De plus, la courbe de déformation en charge du joint torique, dans ce genre d'assemblage étanche, s'élève progressivement jusqu'à un maximum, puis diminue vers 0, à mesure que le joint roule entre les surfaces de charge. Les conditions préférables de mise en charge, pour 15 la réalisation optimale d'un joint suivant cette technique connue, ne sont obtenues que sur une partie relativement très courte de la courbe de charge. L'invention a donc pour objet un assemblage de joint d'étanchéité dans lequel des évidements sont ménagés sur 20 les surfaces de mise en charge. Ces évidements sont en regard au début du montage du joint pour recevoir la bague torique élastique. Pendant le montage axial des organes du joint, la bague torique roule en dehors des deux évidements sur les surfaces de charge. Ce déplacement entraîne un accroissement rapide 25 de l'effort de déformation de la bague. La charge de surface recherchée est ainsi obtenue dans le joint par un déplacement axial relativement réduit. Les surfaces de charge peuvent être profilées de manière à assurer la charge recherchée de surface, pendant 30 l'opération qui est ainsi sensiblement facilitée par la plus grande précision d'obtention d'une charge convenable au montage de la bague torique. Cette facilité est particulièrement avantageuse lorsque l'agencement de joint doit compenser en fonctionnement tin déplacement axial par des variations minimales de la 35 charge de surface, ou pour compenser des tolérances élevées de fabrication ou d'étude dans l'assemblage final. 69 03463 2 2002581 D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre d'une réalisation préférée et des dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est une coupe axiale d'une dispositif 5 de joint d'étanchéité métal sur métal, modifié selon 1'invention! Les figures 2, 3 et 4 sont des vues analogues, à échelle agrandiey d'une partie de l'assemblage indiquant trois positions successives d'une bague torique entre les surfaces de mise en charge d'une bague d'étanchéité et d'une cage de 10 maintien; et La figure 5 est un diagramme de comparaison des courbes de charges, obtenues avec et sans les gorges de départ selon l'invention. L'assemblage de joint d'étanchéité métal sur métal 15 de la figure 1 est destiné à réaliser une étanchéité convenable entre un arbre 12 et un palier 14» Cet arbre tourne sur des roulements ou des coussinets 16. Le montage d'étanchéité comprend une cage tournante de retenue 18, assemblée à la presse ou aufepc-ment sur l'arbre 12, et une cage fixe 20 calée de manière analo-20 gue dans le palier. Les cages 18 et 20 assemblées sont écartées sur un intervalle déterminé 22. Les surfaces de charge 24 et 26 des cages respectives 18 et 20 sont coniques, par exemple avec un angle de 6*. Deux bagues d'étanchéité 28 et 30 sont supportées en position radiale convenable dans leurs oages res-25 pectlves 18 et 20, par l'intermédiaire de joints toriques élastiques 32 et 34. Les bagues métalliques 28 et 30 comportent des surfaces de charges 36 et 38 respectivement qui sont coniques, de préférence mais non nécessairement de même angle que les surfaces de charge 24 et 26 des cages. Une surface d'étanchéité 30 40 de rotation est constituée par le contact des bagues d'étanchéité 28 et 30. Un effort de charge est exercé sur la surface d'étanchéité 40 par l'intermédiaire des surfaces de charge opposées 24, 36 et 26, 30 sous l'action des joints toriques respectifs 32 et 34. Ces joints sont inversés de manière déter-35 minée, en équilibre instable, pendant le montage du dispositif 10, comme décrit plus en détail dans la suite. Les cages 18, 20 comportent, selon l'invention, des gorges concentriques respectives 42 et 44 ménagées au bord d'entrée des surfaces de charge 24 et 26. Les surfaces de charge 69 03463 3 200258ï associées 36 et 38 des bagues 28 et 30 comportent de même des gorges respectives 46 et 48. Ces gorges 42, 44, 46 et 48 ont des sections transversales de même rayon qui est celui de la section circulaire des joints toriques 32 et 34 avant déformation 5 dans le dispositif. Les sections transversales de cage 18, bague d'étanchéité 28 et joints 32 sont représentées plus en détail sur les figures 2 à 4 en trois phases de montage du dispositif 10. Le joint 32 est représenté sur la figure 2 en position initiale de 10 départ dans les gorges opposées 42 et 46. L'introduction du joint est simplifiée, celui-ci étant d'abord enfilé sur la gorge 46 de la bague 28 où il est maintenu lorsqu'on l'introduit dans la cage 18 comme indiqué sur la figure. Le déplacement initial suivant l'axe de la bague 15 d'étanchéité 28 dans la cage 18 vers la position de la figure 3, réalise immédiatement un roulement partiel du joint torique 32 entraînant une inversion partielle en section transversale, et causant une élévation rapide de la courbe de charge représentée sur la figure 5. 20 Le joint 32 est représenté sur la figure 4 en position de fonctionnement, entre la cage 18 et la bague 5 d'étanchéité sur leurs surfaces opposées parallèles 24 et 36 de charge. Les courbes de charge en fonction du déplacement 25 sont données sur la figure 5 pour un ensemble d'étanchéité tel que représenté sur la figure 1, comportant des pentes de 6° des cages et bagues d'étanchéité, le joint torique étant comprimé à 32 # en position de fonctionnement. Lorsque la bague 28 est déplacée axialement vers la cage 18, le joint torique 32 est 30 roulé à force simultanément en dehors des gorges de maintien 42 et 46, ce qui entraîne une élévation brusque à partir du point 0 de la charge déviée représentée par les courbes d'ensemble A et d'élément séparé B de la figure 5. Au-delà de la position L de fonctionnement, la pente de la courbe de déformation en 35 charge est essentiellement fonction de l'angle des rampes ou surfaces de charge 24, 26, 36, 38 par rapport à l'axe du joint; l'angle des surfaces de charge peut donc être déterminé suivant l'application particulière et les conditions de fonctionnement de l'agencement de surface d'étanchéité. 69 03463 4 2002581 Les courbes en tirets C et D de la figure 5, correspondent à un dispositif analogue, mais ne comportent pas les gorges de départ selon l'invention. Le déplacement axial . de la bague d'étanchéité par rapport à la cage est sensiblement 5 plus grand pour atteindre le même degré de renversement de section transversale, et en conséquence un même effort de charge sur les bagues. Le principe de l'invention est également applicable à différents types de joints de surfaces, particulièrement à 10 ceux qui comportent des surfaces de charge opposées égales, en donnant les mêmes avantages. L'assemblage anneau et bague dans la cage est simplifié et réalisé avec moins d'encombrement eu égard à la charge finale recherchée. La position du joint entre, la bague et la cage 15 est plus régulièrement prévisible, particulièrement en cas de pression différentielle entre surfaces d'étanchéité et/ou ie joint torique. L'écrasement du joint est librement prédéterminé et appliqué pour contrarier sa tendance au glissement en raison de: ladite pression différentielle et pour compenser les variations 20 des charges de surface recherchées résultant de cette même Ipi-es-sion. Une partie relativement plus grande de la courbe de déformation en charge est utilisable pour supporter les variatipns des conditions d'établissement du joint par suite de la mise rapide en charge. Les prévisions de pente de la courbe de déftfrr-25 mation en charge après la sortie des gorges sont également améliorées. 69 03463 5 200x581 REVENDICATIONS 1. Un assemblage étanche de surfaces permet une rotation et comporte un joint torique élastique disposé entre les surfaces de charge en regard de deux organes qui coopèrent 5 avec des bagues assurant l'étanchéité au cours de la rotation, pour créer l'effort axial sur les surfaces de celui-ci, ledit assemblage étant caractérisé en ce que chacune desdites surfaces en regard comportent un évidement périphérique recevant ledit joint au début du montage des organes de sorte que dans la con-10 tinuation du déplacement axiale de ceux-ci, cet anneau soit rapidement roulé entre les surfaces de charge réalisant ainsi l'orientation inversée de ses sections. 2. Un assemblage suivant la revendication 1 dans lequel chacun desdits évidements est une gorge ménagée sur cha- 15 cune desdites surfaces en regard et dont le rayon de profil est sensiblement égal à celui de la section circulaire du joint. j5. Un assemblage suivant la revendication 2 dans lequel lesdites gorges sont décalées pour recevoir le joint en position initiale, de manière que ledit déplacement relatif 20 suivant des organes entraîne le roulement simultané de celui-ci hors des gorges jusqu'aux surfaces de charge de ces organes. 4. Un assemblage suivant la revendication 3 dans lequel les surfaces de charges sont profilées de manière à réaliser la charge optimale sur le joint d'étanchéité.