Brevet FR2282585A1 — publié le 19760319

La présente invention concerne un dispositif pour assurer l'étanchéité entre deux pièces disposées concentriquement et déplaçables axialement l'une relativement à l'autre, comportant un joint annulaire logé dans une gorge de l'une des pièces1 qui s'appuie contre i'autre pièce de façon étanche par une face orientée transversalement au plan contenant sa section transversale annulaire. Dans le dispositif nouveau selon l'invention, le joint d'étanchéité annulaire est constitué par un paquet de plusieurs, trois ou quatre par exemple, bagues accolées, faites par exemple de matière plastique, de préférence une matière plastique semirigide, qui présentent ltélasticité d'un ressort dans le sens radial et sont pressées les unes contre les autres par leurs faces en bout tournées les unes vers les autres et contenues dans le plan transversal précité du joint, les faces en bout du paquet, correspondant aux faces en bout extérieures des deux bagues ertrêares,étant serrées contre les flancs de la gorge, les bagues étant fendues et les fentes, orientées radialement, des bagues vo'sines étant décalées les unes par rapport aux autres dans le sens périphérique du joint. Le dispositif d'étanchéité selon l'invention est constitué essentiellement par la combinaison d'un système d'étanchéité fonctionnant suivant le principe du presse-étoupe et d'un autre fonctionnant suivant le principe des labyrinthes. Dans ce dispositif, le parcours du fluide sous pression dont les fuites doivent tre évitées entre le côté haute pression et le côté tasse pression est long car pour parvenir du premier côté au second, il doit tout d'abord s'écouler axialement par la fente d'une des bagues du paquet puis transversalement à l'axe du dispositif dans l'espace entre deux bagues accolées jusqu'a ce qu'il atteigne la fente, décalée par rapport à la première, de la bague suivante et la traverse, pour s'écouler dans l'espace entre cette dernière bague et celle qui lui fait suite et ce jusqu'à ce qu'il sorte par la fente de la dernière bague du paquet. Le long trajet en zigzag ainsi imposé au fluide permet d' obtenir une bonne étanchéité avec un dispositif formé d'un petit nombre de bagues. On obtient ainsi dans l'ensemble un dispositif qui assure une étanchéité parfaite et présente en outre, en raison de la force radiale élastique des bagues fendues, un rattrapage auto matique de l'usure, éliminant ainsi les inconvénients dus aux tolérances de guidage et aux changements de diamètres provo qués par l'humidité et les fluctuations de la température. Le dispositif selon l'invention se distingue par sa construction compacte, par un coefficient de frottement et donc une usure plus faible que celle des dispositifs traditionnels, par une plus grande longévité due â l'emploi d'une matière plastique semi-rigide et par un coût de fabrication inférieur, car il n'est fait que de bagues découpées à la presse et d'un élément moulé en caoutchouc. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de ce dispositif: Fig. 1 est une vue en coupe axiale d'une forme d'exécution du dispositif selon l'invention assurant l'étanchéité entre un piston et le cylindre dans lequel il coulisse; Fig. 2 est une vue de dessus, à une plus petite échelle, d'une des bagues du dispositif de fig. 1; Fig. 2a est une vue en coupe suivant II-II de fig. 2; Fig. 3 sont respectivement une vue de côté et une vue en coupe axiale de deux autres formes d'exécution du dispositif selon l'invention; Fig. 5 est une vue en coupe partielle d'une variante de réalisation du dispositif de fig. 1. A la fig. 1, dans le cylindre I coulisse un piston 2, dont seule une petite partie est représentée, dans la direction indiquée par la double flèche A. Le piston 2 présente une gorge 3 dans laquelle est logé le dispositif d'étanchéité selon l'invention, désigné par la référence générale 4 et servant à éviter les fuites de fluide entre le cylindre 1 et son piston 2. Ce dispositif est constitué par plusieurs bagues accolées, trois ou quatre par exemple, faites de matière plastique semi-rigide, munies chacune d'une fente avantageusement radiale 5, qui on traverse toute l'épaisseur. Ces bagues 6 sont montées de telle façon que les fentes 5 de deux bagues voisines sont décalées l'une relativement à l'autre dans le sens périphérique des bagues. Dans une forme d'exécution avantageuse, le décalage entre deux bagues voisines 6a et 6b est égal à 1800.Les bagues 6 sont pressées les unes contre les autres par leurs faces en bout contenues dans le plan transversal à la direction A du mouvement alternatif du piston 2. Les faces en bout 7 du paquet de bagues ainsi formé sont pressées contre les flancs de la gorge 3. Les bagues ainsi accolées forment avec leurs fentes 5 décalées une sorte de laby rlnthe. Dans la forme d'exécution représentée, la section des bagues 6 a la forme d'un rectangle, comme on peut le voir à la fig. 2a, ce rectangle ayant avantageusement ses grands côtés parallèles à l'axe longitudinal il de la bague. Les bagues 6 peuvent avoir un--forue circulaire comme à la fig. 2, mais elles peuvent aussi avoir une forme rectangulaire ou carrée, si la section du cylindre et du piston a cette forme. D'autre part, la section des bagues peut avoir une forme différente, par exemple circulaire, ou la forme particulière de certains segments de piston. Dans le fond 3a de la gorge 3 est monté un joint torique 8 qui joue le rôle de ressort.Ce joint qui, à 1' état détendu, à une section circulaire, est déformé par le paquet de bagues 6 et il exerce contre ce paquet 4 une pression radiale vers l'extérieur qui le maintient appliqué contre la face interne la du cylindre. Il est placé entre le fond de la gorge et le paquet et sollicité ce dernier dans la direction de l'autre pièce. Comme le montre la fig. Si le joint torique 15 peut être muni d'ailes 16, t7 entre lesquelles sont maintenues les bagues 18, de sorte que ces dernières forment avec le joint torique élastique 15 un ensemble qui peut être préalablement assemblé et monté ensuite dans la gorge. En supposant sur la côté désigné par B du piston se trouve un fluide à une pression supérieure à la pression atmosphérique tandis que sur ie côté désigné par C de Ge même piston 2 r- gne la pression atmosphérique, le chemin que devra se frayer le fluide sous pression pour aller de B vers C est constitué tout d'abord par la fente 5, considérée dans le sens axial, de la bague 6b, puis par l'espace entre les faces en bout adjacentes des bagues 6b et 6a, dans lequel débouche ladite fente. Ensuite, -le fluide doit traverser la fente 5 de la bague 6a, qui est décalée de 180 par rapport à celle de la bague 6b. Puis il doit s'écouler dans l'espace entre les faces en bout adjacentes de la bague 6a et d'une troisième bague et ainsi de suite. Le grand nombrè et la grande longueur des fentes et espaces précités, ainsi que le changement de direction multiple du parcours et les nombreux étranglements de section qui en résultent, permettent d'obtenir une bonne étanchéité avec une construction relativement simple du dispositif. Le dispositif selon l'invention peut etre monté indifféremment sur la pièce extérieure et agir sur la pièce intérieure, comme à la fig. 4, par exemple pour assurer l'étanchéité entre un cylindre et la tige de piston ou entre un corps de soupape et la tige, ou sur la pièce intérieure et agir sur la pièce extérieure, pour assurer l'étanchéité entre un piston et un cylindre ou entre un tiroir et le corps d'un distributeur. Dans le dispositif représenté à la fig. 3, le paquet 20 des bagues est monté dans une gorge 21 sur la face cylindrique externe d'un piston 22, et il agit sur la face interne d'un cylindre ou d'un corps de distributeur 23. Dans le dispositif représenté à la fig. 4, au contraire, le paquet 25 des bagues est logé dans une rainure 26 formée sur la face interne d'un cylindre ou corps 27 et il agit sur la face externe d'un piston ou d'une tige 28. - REVENDICATIONS - 1.- Dispositif pour assurer l'étanchéité entre deux pièces disposées concentriquement et déplaçables axialement l'une relativement à l'autre, comportant un joint d'étanchéité annulaire logé dans une gorge de l'une des pièces, qui s' appuie contre l'autre pièce de façon étanche par une face orientée trans versement au plan contenant sa section transversale annulaire, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité annulaire est constitué par un paquet de plusieurs bagues accolées, par exemple trois ou quatre, faites de matière plastique par exemple, de préférence une matière plastique semi-rigide, qui présentent dans le sens radial l'élasticité d'un ressort, en ce que les bagues sont pressées lea unes contre les autres par leurs faces en bout tournées les unes vers les autres et contenues dans le plan transversal précité du joint, en ce que les faces en bout du paquet, correspondant aux faces en bout extérieures des deux bagues extrêmes, sont serrées contre les flancs de la gorge, en ce que les bagues sont fendues et en ce que les fentes, orientées radialement, des bagues voisines sont décalées les unes par rapport aux autres dans le sens périphérique du joint. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fentes traversent toute l'épaisseur des bagues et en ce que les fentes de deux bagues voisines sont avantageusement décalées de 180 l'une par rapport à l'autre dans le sens périphérique. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou la revendica- tion 2, caractérisé en ce que le paquet de bagues logé dans la gorge d'une des pièces est sollicité dans le sens radial en direction de l'autre pièce par un élément élastique, par exemple en forme de joint torique, monté dans le fond de ladite gorge, ledit joint torique étant avantageusement placé entre le fond de la gorge et le paquet de bagues et tendant à repousser ce dernier en direction de l'autre pièce. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément élastique est muni de saillies en forme d'ailes pour maintenir les bagues avant le montage du joint annulaire 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le paquet de bagues est monté dans une gorge sur la face externe de l'une des pièces et agit sur la face interne de l'autre pièce. 6.~ Dispositif selcn l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le paquet de bagues est monte dans une gorge sur la face interne de 1'une des pièces et agit sur la face externe de l'autre pièce. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les bagues sont circulaires et ont une section en forme de rectangle dont les grands côtes sont parallèles a leur axe longitudinal. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications i à 6, caractérisé en ce que les bagues ont la forme d'un rectangle ou d'un carré et en ce quelles ont une section en forme de rectangle dont les grands côtés sont parallèles à leur axe longitudinal.