Brevet FR2009066A1 — publié le 19700130

La présente invention se rapporte à un système permettant de maintenir une étanchéité efficace entre deux surfaces cylindriques co-axiales, même lorsque celles-ci sont soumises à des pressions très élevées. Normalement l'étanchéité entre deux surfaces cylindriques s'effectue au moyen d'un anneau élastique de section circulaire introduit dans une gorge appropriée prévue sur la surface du cylindre intérieur, qui obture l'intervalle entre les deux surfaces cylindriques. Il est clair qu'un tel système dwétanchVitd n'est efficace que pour des pressions qui ne sont pas trop élevées, car des pressions élevées entraent un fluage des segments le fait sortir de sa gorge et venir dans l'intervalle entre les deux surfacés cylindriques avec pour conséqusece une altération des qualités d'étanchéification du segment. Une amélioration permettant de réaliser un système d'étan- ohéité efficace aux pressions élevées est obtenue on plaçant entre la paroi de la gorge, du oSté opposé b la direction d'application des pressions, et ledit segment élastique, une bague en matériau anti friction (par exemple le téflon) qui empReh le fluage du segment. Ce second système,cependant, no permet pas non plus d'empê- cher l'expulsion de la bague en matériau antifriotion et, par voie de conséquence, du segment, quand la pression atteint des valeurs très élevées. En résumé, les systèmes d'étanchéité actuels du fait qu'ils ne permettent pas d'empêcher le fluage qui produit une altération de l'étanchéité, ne peuvent être employés dans le domaine des très hautes pressions. L'invention a pour objet de remédier à cet inconvénient en réalisant un système d'étanchéité qui, par l'emploi d'un segment en métal anti-fluage de forme particulière, permet de maintenir l'étan- chéité entre deux surfaces cylindriques, une quand la pression atteint des valeurs très élevées, L'invention est illustrée en détail en se référant aux dessins annexés qui représentent seulement une forme d'éxécution préférée donnée b titre d'exemple, étant entendu que l'on peut concevoir des variantes techniques et de structure, sans pour entant sortir du csdre de la présente invention. La figure I représente un système d'étanchéité entre deux surfaces cylindriques co-axiales, selon la technique antérieure, c'est-à-dire au moyen d'un simple segment élastique de section cirou laire 3 qui, introduit dans la gorge de section rectangulaire 4 ménagée sur la surface du cylindre intérieur 2 et comprimé par la surface du cylindre extérieur 1, forme l'élément d'étanchéité par fermeture de l'intervalle 5 entre les deux surfaces cylindriques. La figure 2 illustre la déformation du segment élastique 3 de la figure t, sous l'effet de la pression P. La figure 3 nontre le fluage dans l'intervalle 5 du segment élastique 3, sous l'effet des valeurs élevées P' de la pression. La figure 4 illustre le système d'étanchéité, toujours selon la technique antérieure, utilisant une bague en matériau antifriction 6 placée entre le segment élastique 3 et la Paroi 4' de la gorge 4, du côté opposé à la direction d'application de la pression P. La figure 5 montre le fluage dans l'intervalle 5 de la bague 6, de la figure 4, sous l'effet des valeurs très élevées P" de la pression. La figure 6, montre le système d'étanchéité b pression très élevée. solon l'invention. La figure 7 montre on perspective la bague anti-flunge utilisée, selon l'invention. La figure 8 montre une vue on plan de la fente de la bague anti - fluage en l'absence de pression. La figure 9 montre une vue en plan de la déformation subie par la fente de la bague anti-fluage sous l'effet de la pression. La figure 10 montre en perspective la bague élastique munie d'encoohes, utilisée selon l'invention. La figure 11 illustre la déformation que l'élément d'étanchéité en forme de C supporterait et le défaut d'étanchéité qui s'ensuivrait si on utilisait une bague élastique sans encoche. Selon la présente invention il a été prévu sur la surface du cylindre intérieur 2 une gorge 7 ayant une section en forme de trapèze reetangle , au lieu d'une section rectangulaire, dont le pan incliné se trouve à l'opposé de celui sur lequel agit la pression P. Ce pen incliné sert à guider une bague anti-fluage 8 en métal ayant aussi une section en forme de trapèze rectangle. En fait, l'anneau 8, pour éviter tout fluage doit former complètement l'intervalle 5 existant entre lee deux surfaces cylindri- ques t ei 2. Son pan inoliné, en même temps que le pan incliné de le gorge 7 sert à engendrer à partir de la force F, exercée par la pression P", une force composante F', qui, tendant à dilater radiale- ment la bague anti-fluage en la faisant glisser le long du pan incliné de la gorge 7 le maintient toujours en contact hermétique avec la surface du cylindre extérieur 1, empSchant de la sorte tout fluage dans l'intervalle 5. Etant donné que, sous l'effet de la pression P", comme on l'a dit, la bague 8 doit se dilater radialement. celle-ci n'est pas conçue sous la forme d'une bague fermée, mais d'une bague coupée par une très longue fente 9, à peine inclinée et très étroite, conme il apparait clairement sur les figures 7 et 8, De cette manière, quand la bague 8 se dilate en rapprochant les deux extrémités 10 et 11, les deux parties 12 et 13 glisseront l'une sur l'autre suivent la fente. D'autre part, la pression P" (voir figure 9), transmet b la parti. 13 une force F qui, en déformant la fente 9 l'amène en contact étroit avec la parti. 12. - En résumé, les deux parties 12 et 13 glisseront l'une contre l'autre sous l'effet de la pression, supprimant ainsi tout interstice, tant dans l'intervalle 5 que dans la font. 9. On évitera ainsi toute cause de fluage, Da toute façon, le glissement mutuel des deux parties 12 et 13 le long de la fente 9, provoque inévitablement un décrochement dans la ton 14. Pour éviter que ce décrochement n'ait d'effet sur le segment d'étanchéité 15, on introduit un joint annulaire 16 (par exemple en téflon) de section rectangulaire, qui sert ainsi de surface d'appui. Le segment d'étanchéité 15 présente uns section en forme de C et, entre ses branches, est introduit un anneau élastique qui les maintient mutuellement écartées, d'où il s'ensuit que, par une force F., ils sont pressés contre les surfaces cylindriques 1 et 2, là où l'étanchéité doit être assurée. De plus, anneau élastique 17 présents sur ea pér@phérie à la fois à l'extérieur et à l'intérieur des encoches transversale. 18 (voir figure 10) permettant à la pression P" de passer de la chambre 19 à la chambre 20. La présence des encoches 18 sur la périphérie de l'anneau élastique 17 est très importante pour obtenir une étanchéité dans le domaine de très hautes pressions. Si, en fait, il n'y avait pas d' encoches (voir figure 11), la très forte pression P" agissant sur l'anneau élastique 17, le comprimerait contre le bord 21 de l'élément d'étanchéité 15. L'anneau élastique 17 déplacé, de ce fait, par rapport à sa position de travail (position 17' sur la figure 11), ne serait plus capable de maintenir l'écart entre les branches de l'élément d'étanchéite 15. Par suite, ces branches, à partir de la position indiquée en tirets, se déformeraient comme l'indique le trait plein de la figure il, l'étanchéité n'étant alors plus assurée Le fonctionnement du système d'étanchéité, objet de la présente invention peut se résumer comme suit s L'anneau élastique 17 maintient les branches du eegment 15 pressées avec une force P" contre let surfaces cylindriques 1 et 2 de manière à former une étanchéité. La pression P", traversant les encoches 18 de l'anneau élastique 17, s'exerce contre le bord 21 de l'élément d'étanchéité 15 qui la transmet, par l'intermédiaire de l'anneau 16, b la bague anti - fluage 8 qui subit par conséquent, une poussée radicale l'obligeant à fermi complètement l'intervalle 5 existant entre les doux cylindres 1 et 2 ainsi que sa fente, évitant ainsi toute possi- bilité de fluage. R E V E N D I C A T I O N S 1/ - Système d'étanchéité pour surfaces cylindriques co-axiales, soumises à de très fortes pressions, comprenant une bague anti-fluage et un segment d'étanchéité, tous deux introduits dans une gorge du cylindre intérieur, caractérisé en ce que la bogue anti-fluage est métallique, à une section en forme de trapèse rectangle et présente une fente transversale très longue et à peine inclinée. 2/ - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le segment d'étanchéité à une section en forme de C entre les branches duquel est introduit un anneau élastique. 3/ - Système selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que cet anneau élastique est muni d'encoches transversales sur son pourtour. 4/ - Système selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un joint en forme d'anneau de section rectangulaire est placé entre l'anneau anti-fluage et le segment d'4tanchéité. 5/ - Système selon les revendications 1 è 4, caractérisé en oe que la gorge ménagée à la surface du cylindre intérieur, dans laquelle sont placés les anneaux, a une section en forme de trapèze rectangle, avec un pan incliné de même pente que celle du pan incliné de l'anneau anti fluage.