Brevet FR2254001A1 — publié le 19750704

La présente invention concerne un anneau d'étanchéité déformable élastiquement situé du côté de la culasse, de section transversale àdfflux branches, pour armes à canon à munition sans douille, dont les branches présentent des surfaces d'étanchéité périphériques ou frontales. On connait un anneau d'étanchéité de ce type par la publication allemande nO 1.287.973. Sous l'effet de la pression gazeuse, cet anneau d'étanchéité effectue , dans les conditions initiales(premier tir), une course axiale et s'élargit, par suite, élastiquement, de sorte que ses branches entrent en contact avec les surfaces d'étanchéité situées du côté du corps et du c8té de la culasse, Il parvient entreles surfaces d'étanchéité et les branches, surtout entre la branche radiale et la surface d'étanchéité correspondante, lors d'un second tir ou coup de feu ayant lieu peu après, des particules solides du courant gazeux renfermant des matières solides, et elles s'y déposent.Sous l'effet des forces exercées sur l'anneau d'étanchéité par la pression gazeuse ou par les mouvements de l'arme (par exemple, le recul) celui-ci effectue des mouvements relatifs, de sorte qu'il se produit une usure rapide de l'anneau d'étanchéité et des surfaces d'étanchéité situées du côté de l'arme. En outre, à une cadence élevée, la chaleur absorbée par l'anneau d'étanchéité, entrasse sur la branche radiale un coincement, la dilatation radiale de l'anneau d'étanchéité étant, comme on le sait, beaucoup plus impprtante que la dilatation correspondante de la section transversale radiale beaucoup plus épaisse.Sous l'effet de la température élevée, l'anneau d'étanchéité se coince en fait dans une mesure telle que sa mobilité axiale est réduite, mais surtout il se produit toujours, du fait de la pression gazeuse maximale, un déplacement axiale brusque. Ce déplacement axiale brusque, sous l'effet de la température élevée et de particules solides déposées entre les surfaces d'étanchéité, aug mente considéråblement l'usure. L'invention a pour objet de réaliser un anneau d'étanchéité situé du c3té de la culasse pour armes à canon à cadence de tir élevée, ne présentant plus de risque de coincement périphérique. On atteint cet- objectif selon l'invention, par des surfaces d' étanchéité périphériques subdivisées en une section annulaire avant à paroi mince, étroite par rapport~à la largeur total de 1' anneau d'étanchéité et présentant en liaison avec un siège situé du caché de l'arme un ajustement en force, et une section annulaire arrière, conformée en joint principal, présentant un ajustement avec jeu avec un siège situé du côté de l'arme. Déja pendant l'onde de pression engendrée par la charge d'amorçage, le courant gazeux chargé de matières solides de 1' amorce est bloqué à sa périphérie sur l'anneau d'étanchéité. Pendant l'accumulation de pression, il s'établit alors l'effet d'étanchéité de la section annulaire élargissable élastiquement, réalisé sous forme de joint principal. La section annulaire frontale, retenant en porte à faux l'anneau d'étanchéité à l'état initial, permet de donner à la section annulaire arrière un ajustement à jeu, de façon à éviter un cofncement, même en cas de contraintes extrêmes. Un autre avantage consiste en les propriétés de flexion élastique molles de l'anneau d'étanchéité, provoquées par la section annulaire frontale. L'anneau d'étanchéité maintenu par la section annuaire étroite du côté de l'arme compense les tolérances d'inclinaison des surfaces d'étanchéité périphériques et frontales, ainsi qu'uneexcentricité d'alésage du côté de l'arme éventuelle, en ce qui concerne les surfaces annulaires d'étanchéité périphériques. Cela évite un coincement provoqué par des tolérances de fabrication non appropriées. Un anneau d'étanchéité de ce type convient particulièrement pour des armes à cadence de tir élevée. Après plusieurs séries de 50 tirs en feu continu à une cadence de 2.500, ainsi que de séries de 75 tirs en feu continu à une cadence de 600, cet anneau d'étanchéité ne présente pas d'amoindrissement fonctionnel après une puissance de tir pouvant atteindre 1.700 coups. Selon un autre mode d'éxecution de l'invention, un joint à labyrinthe comprend un évidement situé du c8té du support de cartouche et une saillie située à la périphérie de l'anneau d' étanchéité.Grâce à cela, un courant gazeux prenant eventuellement naissance est largement interrompu par la déviation double ; autour de la face frontale du rebord d'étanchéité et autour de la saillie. En outre, l'évidement empêche les particules d'amorce ou le débris de poudre de pénétrer dans le joint principal, de telles particules étrangères se déposant dans l'évidement. Pour des armes à cadence faible et à courses axiales de l'anneau d'étanchéité relativement importantes, selon une variante de linvention, l'anneau d'étanchéité est précontraint par un ressor-t Belleville attaquant le bottier de la chambre, en direction d'une surface à étanchéiser frontalement. Un avantage de cela consiste en ce que 1 'écoulement de gaz radial est considérablement réduit. La description détaillée qui va suivre, et le dessin annexé feront bien comprendre comment 1 'invention peut être réalisée. Sur ce dessin, la figure 1 représente un anneau d'étanchéité connu. Par contre, les autres figures représentent des exemples d' exécution non limitatifs de l'invention La figure 2 représente un anneau d'étanchéité placé dans le boîtier de la chambre d'une. arme; La figure 3 représente une variante de l'anneau d'étanchéité de la figure 2 La figure 4 représente un détail de la figure 3; La figure 5 est un diagramme des pressions gazeuses. La figure t montre un anneau d'étanchéité 1 connu sous le nom d'anneau d'étanchéité wDEFA". Cet anneau d'étanchéité 1 comporte deux branches 2, 3 et il s'appuie par sa périphérie dans un alésage 4 d'un bottier de chambre 5. La branche 2 comporte deux sections annulaires 2.1, 2.2 situées du côté de la périphéri, de diamètres différents. La première section 2.1 pourvue d'une surface d'étanchéité principale 2.3 présente, pour constituer un ajustement pressé, un diamètre légèrement supérieur au diamètre de i' alésage 4.Par contre, la seconde section annulaire 2.2 comporte un diamètre inférieur à celui de l'alésage 4, de sorte qu'il existe entre une surface d'étanchéité 2.4 de la section annulaire 2.2 et le bord de l'alésage 4 un intervalle libre d'environ O,5mm. Les longueurs des sections annulaires 2.1, 2.2 en direction axiale sont dans le rapport d'environ 2/3 à 1/3 La surface frontale de la branche 3 est conformée en surface d'étanchéité 6 et elle se trouve en face d'une surface d' étanchéité 7 d'un canon d'arme 8. L'anneau d'étanchéité tDEFA 1 introduit avec jeu axial dans le bottier 5 est, lors de l'int ation d'une charge propulsive placée dans une chambre à cartouche 9, repoussé en direction du canon 8 et appuyé par ses surfaces d'étanchéité 2.3, 2.4, 6 sur les surfaces qui leur-correspondent situées dans le bottier 5 et sur le canon 8. En raison de la rigidité relative de l'anneau d'étanchéité, l'effet d'étanchéité s'établit relativement tard, et il prend naissance péflphériqueient un courant gazeux de fuite qui passe au contact delta surface détanchSt 2.3 et réduit considérablement la puissancede tir, tout en érodant cette surface ce d'étanchéité. Les inconvénients cités ne se présentent pas dans le cas de l'anneau d'étanchéité 10 de la figure 2, représenté dans une position initiale. Cet anneau-d'étanchéité 10 comporte également deux branches 11, 12 et à la périphérie deux surfaces d'étanchéité 13, 14, respectivement à la périphérie une surface d'étanchéité 15, la surface d'étanchéité 13 ayant une aire égale à environ 30% de celle de la surface d'étanchéité 14.La surface d'étanchéité 15 est limitée par des évidements périphénques réalisés autour 12.1, 12.2 On obtient lapropriété de flexion élastique de l'anneau d'étanchéité 10 comportant l'évidement conique 10.2, par le fait que l'épaisseur moyenne de branche 11.2 est égale à environ 50% de l'épaisseur de branche 11.3 La surface d'étanchéité 13 est formée par un évidement périphérique autour de la branche 11 et elle a, par suite, la pro-priété d'un rebord d'étanchéité 11.1 . Ce rebord d'étanchéité 11.1 est guidé avec jeu axial dans un alésage 16 d'un boîtier de chambre 17, et l'on prévoit entre le rebord d'étanchéité 11.1 et l'alé- sage 16 un ajustement pressé qui maintient et centre en même tenps l'anneau d'étanchéité 10. Entre la surface d'étanchéité principale 14 et un alésage 19 situé du c8té de la chambre, on prévoit un ajustement avec jeu indiqué par l'intervalle libre représenté à échelle agrandie. Un gradin 18 situé du côté de l'anneau d'étanchéité forme avec un évidement 20 situé du côté de la chambre un joint à labyrinthe 21. Une charge propulsive sans douille 22 est placée dans une chambre de cartouche 23 du boîtier 17 de la chambre. Cette charge propulsive 22 peut notre introduite par un alésage 10.1 situé du côté de l'anneau d'étanchéité. Une culasse 25 mobile perpendiculairement à l'axe 24 de la chambre à cartouche constitue une fermeture frontale de la chambre à cartouche 23 et une butée pour la surface d'étanchéité 15. 'Cette culasse 25 comporte un alésage 26 pour- loger un percuteur 27. Selon la figure 3, l'anneau d'étanchéité 10 décrit en regard de la figure 2, comporte un ressort Belleville 28 qui pénètre dans un évidement 29 de l'anneau d'étanchéité 10 et s'appuie sur une surface 30 du boîtier 17. On obtient, par suite, une position initiale axialement'fixe de l'anneau d'étanchéité 10 sur la culasse 25, de sorte qu'il se produit seulement un élargissement de l'anneau d'étanchéité 10 en direction radiale. Le ressort Belleville 28 comportant des évidements radiaux 28.1 ressort de la figure 4. Le diagramme de pressions gazeuses de la figure 4 est basé sur la combustion d'une charge propulsive sans douille de faible calibre. On a porté en abscisses le temps en millisecondes (ms) et en ordonnées la pression gazeuse (p) en R/mm2. Les valeurs portées en ordonnées sont indiquées en milliers. Le maximum 31 de la courbe des pressions gazeuses 32 est de 3,2.103 Kgp/mm2. Selon la composition de la.charge propulsive, cette valeur peut dévier jusqu'à 4,0.103 Kgp/mm2. Il commence à se produire un effet d'étanchéité de l'anneau DEFA relativement rigide à environ 7,0.103 Kgp/mm2. Par contre, avec l'anneau d'étanchéité selon l'invention, on obtient déjà, immédiatement après l'instant dinflamma- tion, tout l'effet d'étanchéité. Pendant la combustion de la charge propulsive, l'anneau d'étanchéité 10-produit, étanchéise déjà pendant l'onde de pression de l'amorce 33, respectivement pendant la génération de pression gazeuse, la chambre à cartouche 23 visà-vis du bottier 17 ou de la culasse 25. Cela a lieu, par le fait que l'ajustement pressé sur le rebord d'étanchéité 11.1 arrête déjà un écoulement gazeux initial, tandis que l'anneau d'étanchéité 11 se déplace vers la culasse 25 et s'y appuie par sa surface d'étanchéité 15. Cette phase initiale est suivie, selon l'accumulation de pression ultérieure, par un élargissement élastque radial de l'anneau d'étanchéité 11 au voisinage de la, surface d'étanchéité 14. L'ajustement avec jeu entre la, surface d'étanchéité 14,et l'alésage 19 tendant à un contact intense (ajustement pressé à court terme) est alors surmonté. Un courant gazeux périphérique éventuelkment présent, y compris les particules étrangères qu'il entraîne, entre ces surfaces d'étanchéité, est éliminé par le joint à labyrinthe. L'évidement 20reçoit dans ce cas les particules étrangères présentes dans le courant gazeux de sorte que la surface d'étanchéité 14 reste dépourvue de ces impuretés. L'anneau d'étanchéité 9 combiné au ressort Belleville 28 (figure 3) garde toujours sa position de contact avec la culasse 25. Cela permet d'obtenir un temps de réaction court de l'effet d'étanchéité pour des armes de grand calibre ou pour des anneaux d'étanchéité à fort jeu axial. Les exemples d'exécution décrits ne se limitent pas à l'étanchéisation du côté de la culasse. On peut aussi les appliquer sans modifications à l'étanchéisation du côté du canon des chambres à cartouche ou des chambres de projectile. Il n'y a pas, non plus, de limitations d'application, en ce qui concerne le calibre de l'arme. R E V E N D I C A T I O N S R~E~V-N~O~Z~C~A~TI ON~- 1. - Anneau d'étanchéité déformable élastiquement situé du côté de la culasse, présentant une section transversale à deux branches, pour armes à canon à munition sans douille, dont les branches comportent sur leur périphérie ou sur leur face frontale des surfaces d'étanchéité, caractérisé par des surfaces détanchéi- té périphériques (13,14) qui se subdivisent en une section annulaire avant, à paroi mince, étroite par rapport à la largeur totale de l'anneau d'étanchéité (10) et présentant un ajustement pressé en liaison avec un siège situé du côté de l'arme, et en une section annulaire arrière conformée en un joint prinipp, comportant un ajustement avec jeu en liaison avec un siègç/du-côté de l'arme. 2. - Anneau d'étanchéité selon la revendkation 1, caractérisé en ce que la surface d'étanchéité (13) du rebord d'étanchéité (11.1) a une aire égale à environ 30% de l'aire de la surface d'étanchéité (14) du joint principal. 3. - Anneau d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de branche moyenne (11.2) du rebord d'étanchéité (11.1) est égale à environ 50% de l'épaisseur de branche (11.3) située du côté de la racine. 4. - Anneau d'étanchéité selon l'ensemble des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que l'épaisseur de branche (11.3) située du côté de la racine est d'environ 50% des longueurs des surfaces d'étanchéité (13, 14) en direction axiale. 5. - Anneau d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rebord d'étanchéité (11.1) présente un diamètre inférieur plus peit-que le joint principal. 6. - Anneau d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé ence qu'un joint à labyrinthe (21) est constitué par un évidement (20) situé du côté du support de cartouche et une saillie (18) se trouvant à la périphérie de l'anneau d'étanchéité. (10). 7. --Anneau d'étanchéité selon l'ensemble des revendications 3 et 6, caractérisé en ce que la saillie comprend un gradin ( à arête vive formé par le rebord d'étanchéité (11,1) et le joint principal. 8. - Anneau d'étanchéitë selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau d'étanchéité (10) est précontraint par un ressort Belleville (28) attaquant le bottier de chambre (17)t en direction d'une surface à étanchéiser frontalement.