Brevet FR2253149A1 — publié le 19750627

La présente invention concerne des perfectionnements relatifs aux garnitures ou joints d'étanchéité plus particulièrement aux joints destinés à être utilisés à des pressions élevées et àde fortes températures, telles qu'il s'en présente, par exemple, dans les moteurs à combustion interne. L'invention propose un joint sensiblement dépourvu d'oeillet, ayant des faces d'étanchéité en matériau à faible perte au feu ou par inflammation et présentant au moins une fenêtre adaptée à coopérer avec une ouverture qu'il s'agit de rendre étanche avec des moyens capables d'appliquer une charge disposés à la périphérie ou près de la périphérie de ladite fenêtre pour permettre l'application d'une charge différentielle à travers le Joint en périodes de service. Dans le cadre du présent mémoire, on entend par "matériau à faible perte au feu" un matériau ayant une perte par ignition non supérieure à 10% quand on le chauffe à l'air à 800 OG pendant 10 minutes. De ce point de vue conviennent l'amiante oua3beste, l'aalumine, la zircone et le graphite. On entend par "dépourvu d'oeillet" un article n'ayant pas d'oeillet de renforcement de type usuel serti ou riveté. Le corps du Joint peut être entièrement en matériau à faible perte au feu mais il est, de préférence, de structure stratifiée, avec une plaque-noyau revêtue de couches en matériau à faible perte au feu. La plaque-noyau peut être plane ou ondulée ou être une plaque perforée brochée ou chevillée. De préférenee, les moyens servant à appliquer une charge présentent la forme d'une plaque d'étanchéité qui circonscrit sensiblement la fenêtre à sa périphérie, et cette plaque peut être aménagée sur une des faces d'étanchéité ou sur toutes les deux et y etre fixée par des moyens convenables tels qu'adhésif ou rivets. En variante, ces moyens d'application de charge peuvent prendre la forme d'un fil situé dans le corps du matériau de joint autour de la fenêtre, ou bien être obtenus par déformation, par exemple une ondulation ou une fossette dans la plaque-noyau quand le corps de Joint est de structure stratifiée. Selon une autre variante, les moyens d'application de charge peuvent tre aménagés par augmentation locale d'épaisseur de la plaque-noyau autour de la fenê- tre. Les moyens servant à appliquer une charge peuvent être en métal tel que fer blanc ou étamé, cuivre, laiton, acier ou aluminium ou bien encore une matière céramique ce terme indiquant ici une matière telle qu'asbeste, alumine, zircone, graphite, ou analogue. Les objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront par ailleurs de la description que l'on va en donner ciaprès, portant sur des modes de réalisation choisis à titre d'exemple et représentés sur les dessins annexés dans lesquels la figure la est une vue en plan schématique d'joint de culasse de cylindre ; la figure lb est une vue en plan schématique d'une partie modifiée du joint de culasse de cylindre ; les figures 2, 3 et 4 représentent, dans des vues en plan, différentes formes de moyens permettant d'appliquer une charge la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure lb ; les figures 6, 7 et 8 sont des vues en coupe analogues portant sur des formes modifiées du joint des figures la et lb. Sur la figure la, un joint sans oeillet consiste en une plaque-noyau en acier doux sur un côté de laquelle est monté un dispositif d'application de charge qui présente la forme d'une feuille ou cale d'épaisseur 4a en acier doux profilée de manière à circonscrire à la périphérie chacun des alésages de cylindre ou fenê tre 7 > un un-revêtement a en matériau en feuille à faible perte au feu, tel que "Grafoil" étant appliqué sur chaque face du noyau pour le recouvrir, ainsi que les moyens d'application de charge. Le noyau est épais de 0,46 mm, la feuille 4a ayant une épaisseur de 1,14 mm et les revêtements une épaisseur de 0,254 mm. La cale d'épaisseur a une épaisseur de 6 mm autour des fenêtres 7 que forment les alésages de cylindres et de 3 mm autour des fenêtres 8 d'huile et d'eau. Bien entendu, ces dimensions peuvent être modifiées conformément à la taille du joint, à ses conditions de service, etc.. L'efficacité d'un Joint réalisé suivant la figure la, en tant que moyen d'étanchçité, a été évaluée en pressurisant les alésages et le trou d'huile avec de l'azote. Le joint était monté dans un moteur à essence classique à quatre cylindres, et testé conforme- ment aux indications du fabricant. Après une période de mise en service de 50 heures, les pressions retenues à l'alésage étaient de 64,7 bars et l'on pouvait retenir une pression d'huile supérieure à 5,5 bars. La perte de couple pour le joint avec remesure après une heure de fonctionnement était de lOSo. A titre de compa raison, les valeurs typiques pour un Joint standard du commerce avec oeillets sont 49 bars > 3,7 bars et 20%. Sur les figures lb et 5, un Joint de culasse de cylindre comporte un corps 1 avec des couches 2 en graphite à faible perte au feu appliquées par stratification sur un noyau 3 en métal perforé du type broché et sur un moyen d'application de charge présentant la forme de plaques d'acier 4, visibles sur la figure lb,- compo séesd'anneaux 5 reliés par des ponts 6 fixés sur chaque côté du corps 1 autour de la périphérie des feneAtres 7 correspondant aux alésages de cylindre et des fenêtres 8 d'huile ou d'eau. Selon une variante, les anneaux 5 ne sont pas reliés par des ponts 6 et, d'après une autre variante, les moyens servant à appliquer une charge ne sont pas fixés au corps du joint, lequel est monté sur le moteur, les moyens d'application de charge étant montés séparément sur un côté du corps de joint ou sur tous les deux. Les figures 2 et 3 montrent des moyens d'application de charge réalisés sous la forme de plaques 5' à relief avec évidements, formées par poinçonnage ou moulage en métal ou matériaul'céramique'' les évidements étant réalisés par des fentes incurvées 9 sur la figure 2 et par des trous circulaires 9' sur la figure 3. Ces évidements augmentent l'efficacité du point de vue de l'étanchéité car ils ont pour effet de réduire la surface des plaques et d'absorber une plus faible partie de la charge totale de serrage du Joint. De telles perforations permettent en outre au -matériau à faible perte au feu, relativement plus mou, de couler à travers la plaque, ce qui améliore l'étanchéité et (plus particu liement en ce qui concerne la figure 2) augmente la distance totale que la substance retenue à Joint étanche (gaz, eau, et/ou huile) doit parcourir pour s'échapper du joint. La figure 4 montre des moyens d'application de charge présentant la forme d'une plaque 5" ayant des parties 5a et 5b de larpeurs différentes ; ceci permet d'uniformiser sur l'interface du bloc cylindre ou de la culasse la répartition de la charge de serrage en cas de distribution inégale des boulons. On peut obtenir le même effet à l'aide de plaques de largeur sensiblement uniforme mais ayant des épaisseurs différentes. Les figures 6, 7 et 8 montrent des Joints dont les moyens d'application de charge sont disposés intérieurement. Sur la figure 6 > ces moyens prennent la forme d'une augmentation locale d'épaisseur du noyau, réalisée par des nervures 10 sur la plaquenoyau 3, et, sur la figure 7, la forme d'un fil Il disposé près de la périphérie de la fenêtre 7'. La disposition des moyens d'application de charge à l'intérieur du corps de joint permet de maintenir uniformes les- propriétés d'étanchéité en surface. Sur la figure 8, les moyens d'application de charge prennent la forme de deux plaques perforées 12 disposées de part et d1au- tre du noyau 3. REVENDICATIONS 1. Joint caractérisé parle fait d'être sensiblement libre d'oeillets5 d'avoir des faces d'étanchéité en matériau dont la perte au feu n'est pas supérieure à 10% par chauffage à l'air à 800 C pendant 10 minutes, de présenter au moins une fenêtre adaptée à coopérer avec une ouverture à rendre étanche et d'hêtre muni de moyens d'application de charge situés à la périphérie ou près de la périphérie de la ou desdites feneztres pour permettre d'appliquer en cours de service une charge différentielle à travers le joint. 2. joint suivant la revendication 1, caractérisé par une struéture stratifiée ayant une plaque-noyau revêtue de couches du matériau précité. 3. Joint suivant la revendication 2 dont la plaque-noyau est une plaque perforée brochée ou chevillée. 4. Joint suivant une quelconque des revendications précédentes, dont les moyens d'application de charge présentent la forme d'une plaque d'étanchéité qui circonscrit sensiblement la fenêtre à sa périphérie. 5. Joint suivant une quelconque des revendications précédentes, dont les moyens d'application de charge comportent une feuil le,ou cale d'épaisseur, profilée pour circonscrire la périphérie de chacune d'une pluralité de dites feneAtres. 6. joint suivant une quelconque des revendications 1 à 3, dont les moyens d'application de charge présentent la forme d'un fil situé dans le corps du joint autour de la fenêtre. 7. Joint suivant la revendication 2 ou 7, dont les moyens d'application de charge sont obtenus par déformation de la plaquenoyau ou par une ou plusieurs augmentations locales de son épaisseur autour de la fenêtre; 8. Joint suivant une quelconque des revendications précédentes, dont les moyens d'application de charge sont en métal ou en matériau "céramique.