Brevet FR2270495A1 — publié le 19751205

La présente invention concerne un joint d'étanchéité souple Dans ltindustrie, il arrive très souvent qu'un élément soit déplaçable par rapport à un autre suivant un mouvement. rectiligne, alternativement dans un sens puis dans l'autre comme dans le cas où une tige est animée d'un mouvement de va-et-vient à travers un orifice prévu dans une paroi d'une enceinte étanche; ceci se rencontre notamment dans les cylindres pneumatiquesy hydrauliques ou à vapeur, où la tige du piston traverse un fond du cylindre; alors, pour maintenir ltétanchéité il est connu de garnir l'orifice de passage de la tige d'un joint racleur ou d'un bourrage exerçant sur celle-ci un frottement plus ou moins important selon la pression régnant dans l'enceinte. Les joints racoleurs ou à bourrages possèdent des inconvénients car ils sont sensibles aux poussières et sont susceptibles de se rayer et de rayer l'élémant en mouvement, ce qui leur fait perdre leur étanchéité; de plus, pour permettre le mouvement sans etre la source d'un frottement excessif, les joints exigent l'existence d'un jeu, ce qui compromet aussi leur étanchéité, Dans certains cas où la pression spécifique dans l'enceinte n'est pas élevée, on a recours à des joints à soufflets qui sont fixés de gazon étanche par un bout à un élément et par l'autre bout à 'tautre élément:Si ces joints fournissent une étanchéité absolue et ne provoquent aucun frotWement, pourtant, ils sont encombrants, fragiles parce qu'ils se crevassent rapidement aux plis des souffletas et ils ne permettent qutune amplitude limite du mouvement, ear l'écart possible entre -la position détendue et la position comprimée est faible. Le problème à la base de l'invention est de constituer un joint souple qui fournit entre deux éléments déplaçables ltun par rapport à l'autre suivant un va-et-vient, une étanchéité absolue sans provoquer de frottement tout en résistant bien à l'usure et en permettant un grand écart entre les deux positions extrêmes de déplacement Une solution à ce problème est obtenue par un point d'étanchéfté souple suivant l'invention qui se caractérise en ce qu'il est constitué par un anneau, en une matière souple et élastique, de section axiale ouverte en forme i'U, dispose pour avoir son axe dans l'axe de l'orifice et fixé de façon étanche ar ses bords respectivement à l'un et à l'autre des deux éléments. Suivant une réalisation , il est prévu de placer deux anneaux de manière inversée l'un par rapport à l'autre de façon à former entre eux une chambre ru..plie r-ar un fluide sous pression. Un joint selon l'invention permet d'assurer une étanchéité parfaite entre- un élément mobile tel que, par exemple, un arbre se déplaçant suivant son axe, suivant un mouvement rectiligne alternatif,dans un orifice d'un guide fixe ortie par une enceinte fixe fermée. Suivant une autre r#ealisation avantageuse les anneaux en U sont pourvus chacun d'un bourrelet en saillie sur les faces extérieures des parois constituant les deux ailes du U et se logeant dans des rainures correspondantes creusées respectivement dans les deux éléments dont ltélément externe présente un ajutage débouchant dans la chambre entre deux rainures. Suivant une particularité, les bourrelets sont situés le long des bords des ailes des anneaux en U. Les bourrelets des ailes des anneaux en U sont logés dans des rainures séparées ou les deux bourrelets des ailes internes des anneaux sont séparés et logés serré-s l'un contre l'autre dans une rainure trapézoidale unique aménagée dans l'élément cylindrique central ou lês ailes internes.des anneaux sont soudées l'une à l'autre pour former une paroi unique sur la face extérieure de laquelle est situé un bourrelet unique se logeant dans une unique rainure trapézoïdale creusée dans l'élément cylindrique central. L'invention sera plus aisément comprise par la description suivante des dessins annexés qui concernent des examples de réalisation donnés à titre illustratif seulement. Dans ces dessins Les figures l à 9 sont des fivures,schématiques,eartielles, en coupe axiale longitudinale, à travers un arbre à mouvement rectiligne alternatif passant dans une douille de guidage et à travers le joint d'étanchéité. Dans les figures, les mA?nes indices de référence se rapor- tent aux mêmes éléments ou à des éléments correspondants. Ainsi qu'il apparat dans les figures 2 et 5, on voit qu'une enceinte fermée, fixez est pourvue dans 'une de ces parois 2 d'un orifice dans lequel est soudée une douille de guidage 3 dans l'axe 6 de laquelle un arbre 4 se déplace suivant un mouvement rectiligne alternativement dans un sens et dans l'autre. Dans la réalisation de la figure 2, entre la face interne de la douille 3 et de l'arbre 4 est situé un élément 5 constituant le joint d'étanchéité en une matière souple. Ce joint est constitué par un anneau dont la section axiale est ouverte et possède la forme d'un U dirigé vers l'extérieur de ltenceinte; ce joint 5 est disposé pour avoir son axe longitudinal à peu près dans l'axe 6 de la douille 3.Par son bord externe 5a, il est fixé de façon étanche, de manière connue comme par un collier a, à la face interne de la douille 3; par son bord interne 5b il est fixé de façon étanche comme par une bride 9 sur l'arbre 4. La profondeur ou la hauteur des ailes de lfU est variable et depend de ltamplitude maximum du mouvement alternatif; il est cependant utile de prévoir des ailes d'une certaine longueur pour que dans la position moyenne de l'arbre, entre ses deux positions extrêmes comme montré dans la figure 2, les dites ailes forment deux espèces de manchons stappliquant respectivement contre l'arbre et contre la douille, ce qui est très favorable à l'étanchéité0 Dans la position extrême gauche de l'arbre, le joint occupe la position montrée dans la figure 1 alors que dans la position extrême droite dudit arbre 4, le joint occupe la position montrée dans la figure 3. Dans la variante de réalisation des figures 4. à 6, le joint d'étanchéité comporte deux éléments annulaires 5 dirigés de façon inverse l'un vers l'autre et fixés l'un et l'autre de manière étanche, respectivement à la douille 3 et à l'arbre 4. La chambre 7 formée entre les deux éléments 5Xest remplie d'un fluide sous une mégère pression.Si l'arbre 4 se déplace vers la droite, la bride 9 se déplace dans le même sens, ce qui déforme les deux élSments 5 de la façon montrée dans la. figure 5 une aile de l'U s'allonge et l'autre diminue de longueur, l'étanchéité étant toujours favorisée par les manchons et par -la pression dans la chambre 7. Si 11 arbre 4 se déplace vers la gauche les deux éléments annulaires 5 se déforment de la façon montrée dans la figure 4; l'étanchéité étant toujours favorisée par les manchons et par la pression dans la chambre 7. Bans la réalisation de la figure 7 entre la face interne de la couille 3 et l'arbre 4 est lac u:1 joint i'étanchéité constitué par deux anneaux 5 et 10 en une matière souple plastique telle que du cautchous, qft ont chacun la forme d'un U et qui sont dirigés de façon inverse l'un vers l'autre pour former une chambre 7.L'anneau 5 est pourvu le long des bords des faces extérieures des ailes 5c, 5d de ltU, de deu: sourre- lets en saillie respectivement 15a et 15b qui se logent dans des reinures trapézoïdales correspondantes respectivement 11 et 12 creusées dans la douille 3 et dans l'arbre 4. De même l'anneau en U, 10, présente deux bourrelets r-srectivenent 10a et lOb, en saillie le long des bords des faces extérieures des ailes lOc, 10d; ces bourrelets se logent rerspectivement dans des rainures trap#ezoïdales 13 et 14 creusées respectivement dans la douille 3 et dans l'arbre 4. Le bourrelet 15a sur l'aile extérieure 5c, le bourrelet 15b sur ltaile inférieure 5d de l'anneau 5, le bourrelet 10a situé sur l'aile extrieure 10c et le bourrelet lOb sur l'aile intérieure lOd de l'anneau 10 sont logés séparément chacun dans une rainure propre.Entre les bourrelets- 15a et 10a se trouve un orifice 15 d'un embout 16 qui permet d'introduire un fluide sous pression dans la chambre 7; de cette façon sous 11 effet de la pression du fluide dans la chambre, les bourrelets sont poussés dans leur rainure respective et les ailes des anneaux 5 et 10 sont appliquées radialement contre la face interne de la douille 3 et contre la face périphérique de l'arbre 4 ce qui assure une étanchéité parfaite. La réalisation de la figure 8 est analogue à celle de la figure 7; cependant dans ce cas, les bourrelets 15b, 10b , sont en contact, serrés l'un contre l'autre, logés dans une unique rainure trapézoidale 17 creusée dans l'arbre 4. Dans la roalisation de la figure 9 qui est analogue à celle de la figure 8, les ailes intérieures 5d et 10d des anneaux 5 et 10 sont soudées l'une à l'autre et forment une paroi unique sur la-face extérieure de laquelle se trouve un bourrelet unique 18 logé dans une unique rainure trapéoïdale 17 creusée dans l'arbre 4. Dans les deux réalisations des figures 8 et 9, les bourrelets ext#erieurs 15a et lOa sont, comme dans la figure 7, logés dans des rainures 11 et 13 creusées dans la douille 5. 5. L'introduction du fluide sous pression se fait par le trou 15 de l'embout 16 pourvu diun bouchon de fermeture muni d'un dispositif anti-retour, ou l'embout 16 peut aussi Btre relié à une alimentation permanente pour éviter une baisse de pression, Un joint stlon l'invention possède divers avantages parmi lesquels on peut citer notamment la simplicit#e d'exécution, la facilité de contage Il assure, de plus, une étanchéité absolue entre l'intérieur de ltenceinte et l'extérieur de celle-ci et enfin il est utilisable pour une gamme tres étendue de pressions dans l'enceinte grâce à une adaptation correspondante de la pression dans la chambre du joint. L'invention n'est pas limitée aux réalisations décrites et il est possible d'y apporter diverses modifications; ains par exemples l'enceinte peut être mobile et l'arbre fixe REENDICATIONg 1. Joint d'étanchéité souple destiné å-aEsurer l'éranchéité entre deux éléments dont l'un pénètre dans un orifice prévu dans l'autre et déplaçables ltun par rapport à l'autre selon un mouvement de va-et-vient, c a r a c t é r i s é en ce qu'il est constitué par un anneau en une matière souple et élastique, de section axiale ouverte en forme d'U, disposé pour avoir son axe dans l'axe de l'orifice et fixé de façon étanche par ses bords respectilrement à l'un et à l'autre des deux éléments. 2. Joint d'étanchéité suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce qu'il comporte deux anneaux dirigés de façon inverse l'un vers l'autre de manière à former entre eux une chambre remplie par un fluide sous pression. 3. Joint d'étanchéité suivant la revendication 2, c a r a c t é r i s ê en ce que les anneaux en U sont pourvus chacun dtun bourrelet en saillie sur les faces extérieures des parois constituant les deux ailes du U et se logeant dans des rainures correspondantes creusées respectivement dans les deux éléments dont l'élément externe présente un ajutage débouchant dans la chambre entre deux rainures. S 4. Joint d'étanchéité suivant la revendication 3, c a r a c t é r i s é en ce que les bourrelets sont situés le long des bords des ailes des anneaux en U. 5. Joint d'étanchéité suivant les revendications 3 et 4, c a r a c t é r i s é en ce que les bourrelets des ailes des anneaux en U sont logés dans des rainures séparées. 6. Joint d'étanchéité suivant les revendications 3 et 4, c a r a c t é r i s é en ce que les deux bourrelets des ailes internes des anneaux sont séparés et logés serrés l'un contre l'autre dans une rainure trapézoidale unique aménagée dans l'élément cylindrique central. 7. Joint d''--tanchéité suivant les r--vendications 3 et 4, c a r a c t é r i s é en ce que les ailes internes des annaux sont soudées l'une à l'autre - > our former une paroi unique sur la face extérieure de laquelle est situé un bourrelet unique se logeant dans une unique rainure trapézoïdale creusée dans l'élément cylindrique central.