Brevet FR2303239A1 — publié le 19761001

L'invention concerne un dispositif annulaire d'étanchéité constituant l'un des dispositifs utilisés dans la constitution des briquets à gaz combustible liquéfié sous pression. Dans de tels briquets,certains comportent l'utilisation d'une rondelle élastique,plate,prise en sandwich entre deux organes pouvant être rapprochés l'un de l'autre jusqu'à venir en contact direct avec ladite rondelle,de part et d'autre de celle-ci. De plus,une tige cylindrique est engagée dans l'alésage cylindrique de la rondelle,l'étanchéité entre la surface extérieure de la tige et l'alésage cylindrique de la rondelle étant assurée par le choix d'un matériau élastique tel qu'un caoutchouc,qui est un matériau déformable mais incmmpressible. En utilisant un tel dispositif, on s'aperçoit d'un très grand nombre de difficultés dont les principales sont les suivantes I1 faut d'abord définir le plus exactement possible les dimensions de la rondelle élastique et choisir son mode de fabrication ( moulage,tranchage,découpage ) car chaque mode donne des résultats techniques différents,et des formes différentes.Par exemple le découpage donne obligatoirement des ménisques,ce qui peut être gènant pour I'utilisation,mais ce procédé est,de loin,le moins cher, ce qui est très important lorsque l'on fabrique des briquets à gaz du type jetable,c'est à dire un objet très bon marché mais aussi d'une très haute technicité. De plus,lors du serrage de la rondelle entre les faces planes des deux organes dont on veut assurer l'étanchéité entre eux, la course de serrage peut difficilement être extrèmement précise, c'est à dire varier ,par exemple,de moins de 0,02 millimètre,entre dix mille briquets assemblés automatiquement,sans main d'oeuvre. Ceci a des conséquences importantes, car le caoutchouc étant un matériau élastique,déformable mais incompressible,change de dimensions d'une façon très importante pour un très faible écra sement.Ceci rend,par exemple,le coulissement d'une tige à travers l'alésage d'une rondelle élastique serrée entre deux organes plans très incertain : le déplacement axial de la tige peut être,dans certains cas,très doux ( mais l'étanchéité entre les deux organes est peu stable ) et dans d'autres,très dur (et l'étanchéité entre les organes est très stable ).De plus,les déformations élastiques de la rondelle s'effectuent aussi bien vers l'extérieur que vers l'intérieur,faisant varier très sensiblement,par exemple,la dimension de l'alésage de ladite rondelle lorsqu'elle est serrée en sandwich entre les deux surfaces planes des deux organes précités.Il s'ensuit de très grandes variations pour la douceur de déplacement axial d'une tige cylindrique traversant la rondelle d'une façon étanche.Les difficultés sont telles,qu'on est souvent amené à abandonner ce type d'étanchéité et à le remplacer par autre chose, d'un coùt beaucoup plus élevé,mais plus sùr,surtout pour constituer un objet fabriqué de façon automatique en très grandes séries, comme un briquet à gaz du type jetable. Le but de l'invention est d'obvier à ees inconvénients,tout en utilisant le dispositif précédemment décritwgrace àun certain nombre de moyens qui vont être précisés. L'objet de l'invention est un briquet à gaz combustible liquéfié sous pression comportant une rondelle élastique d'étanchéité,plate,découpée dans une bande (e-t comportant par conséquent un ménisque extérieur et un mén sque intérieur ) dont l'alésage est engagé d'une façon étanche par une tige cylindrique déplaçable axialement entre deux enceintes dont l'une contient un gaz liquéfié sous pression,combustble,et l'autre un gaz détendu,la rondelle élastique étant serrée en sandwich entre deux surfaces planes,rigides,appartenant chacune à un organe pouvant être rapproché de l'autre jusqu'à venir serrer ladite rondelle entre les deux organes précités,entre les dites surfaces pour assurer lté tanchéité entre les deux organes tout en assurant l'étanchéité autour de la tige précitée,entre sa surface cylindrique extérieure et la surface cylindrique intérieure de l'alésage de la rondelle précitée,caractérisé en ce que,lorsque les deux organes rigides sont rapprochés l'un de l'autre,emprisonnant entre eux ( entre les deux surfaces planes,rigides,parallèles,précitées ) la rondelle élastique,plate,déformable mais constituée d'un matériau incompressible tel qu'un caoutchouc,lesdites surfaces ne viennent pas directement en contact avec les surfaces planes de la rondelle plate,l'unique contact étant assuré par(sur chaque surface plane, rigide,de chaque organe précité)au moins une fine crête linéaire, saillante,en relief par rapport à chaque surface rigide,constituant une courbe fermée,continue,entourant la tige précitée de façon plus ou moins concentrique,ledit rapprochement desdits organes faisant pénétrer chaque crête linéaire,de chaque coté de la rondelle plate élastique,de façon à la déformer élastiquement d'une façon très peu sensible mais suffisamment pour assurer une étanchéité stable entre les deux organes précités tout en assurant simultinément l'étanchéité entre la tige cylindrique et l'alésage cylindrique de la rondelle,le tout constituant un dispositif annulaire d'étant chéité trxple,permettant un déplacement axial très doux de la tige grace à un moyen de serrage à conséquence volumétrique extrèmement limitéemalgré une course de serrage de valeur appréciable et au moyen d'une définition très exacte des dimensions à accorder d'une part à la hauteur de chaque crête par rapport à l'épais seur de la rondelle élastique et d'autre part aux dimensions à accorder à la rondelle par rapport à l'espace qui lui est réservé lors de sa déformation,conséquence du rapprochement des deux organes précités,l'un vers l'autre. Bien entendu,les détails de l'invention peuvent varier.Ainsi on pourrait évidemment utiliser une rondelle dépourvue de ménisques,par exemple moulée ou tronçonnée,sans sortir du cadre technique de l'invention. Le chois de la dureté Shore du caoutchouc employé a une certaine importance,aussi,dans les résultats obtenus l'invention sera mieux comprise et d'autres buts,caractéristiques,détails et avantages de celle-ci apparaitront au cours de la description explicative qui va suivre en se reportant aux fisures jointes. La figure I montre,en coupe,iongitudinale,un dispositif annulaire d'étanchéité conforme à l'invention,avant le rapprochement final des deux organes emprisonnant la rondelle élastique entre eux pour assurer l'étanchéité en-tre eux,l'étanchéité étant d'autre part assurée entre la tige cylindrique traversant la rondelle et la rondelle elle-nême par le choix judicieux des dimensions de la tige et de l'alésage de la rondelle. La figure 2 montre la même vue que celle de la figure I,mais après le rapprochement final des deux organes précités. Dans certains modèles de briquets à gaz combustible liquéfié sous pression,la communication est assurée entre une enceinte contenant un gaz liquéfié sous pression et une autre enceinte reçe vant un gaz Q détendu,par 1 déplacement axial d'llne -tige cylindri- que traversant d'une façon étanche l'alésage cylindrique d'une ron delle élastique.La façont dont le gaz liquéfié est transformé en gaz détendu n'entre pas dans le cadre de cette invention,aussi il n'en sera point parlé,de même sur la façon dont la communication est obtenue lors du déplacement axial de la tige,entre les ceux enceintes,cette communication étant sélective. On constitue un dispositif d'étanchéité conforme à l'inven tion par la réalisation d'une enceinte I dans laquelle s'écoule lorsqu'on le désire un gaz combustible détendu,en provenance d' une seconde enceinte 2 contenant un gaz combustible liquéfié sous pression,par le déplacement axial d'une tige cylindrique 4 traversant d'une façon étanche l'alésage d'une rondelle élastique déformable 3 réalisée par exemple en caoutchouc,matière incompres sible. Cette rondelle élastique 3 est destinée à être prise en sand wich entre un organe 5 et un autre organe 6 comportant chacun une surface plane 7,8 correspondant aux surfaces planes 9,10 de la rondellè élastique 3. On peut venir fixer l'un contre,sur,l'autre,les deux organes 5 et 6 par exemple grace à l'alésage 11 de l'organe 6 dans lequel on fait pénétrer à force le diamètre extérieur I2 de l'organe 5 de façon à les solidariser ensemble,y compris en rotation.Les cotes d'assemblage sont calculées de façon à obtenir un assem blage dur,serré,entre-les deux organes,entre lesquels est empri sonnée la rondelle élastique 3. Conformément à l'invention, on constitue sur la surface pla ne 7 de l'organe 5 au moins une fine crête linéaire,saillante,en relief par rapport à la surface plane 7ePar exemple on constitue ra deux crêtes linéaires telles que I3fI4 sur la surface plane 7 de telle façon que chaque crête soit par exemple circulaire et con centrique à la tige 4entourant celle-ci. On constituera de même sur la surface plane 8 de l'organe 6 au moins une fine crête linéaire,saillante,en relief par rapport à la surface plane 8ePar exemple on constituera deux croates liné aires telles que I5,IU sur la surface plane 8 de telle façon que chaque arête soit par exemple circulaire et concentrique à la tige 4,entourant celle-ci Bien évidemment,le diamètre de la crete circulaire 13 cor respond au diamètre de la crête circulaire 15 et le diamètre de la crête circulaire I4 correspond au diamètre de la crête circu laire 16 e chaque crête circulaire se trouve placée vis à vis de celle qui lui correspond,symétriques de part et d'autre de la ron telle. Chaque crête linéaire étant en relief par rapport à chaque surface plane,possède une certaine hauteur par rapport à celle cl.D'autre part,la rondelle élastique 3 possède elle-même une certaine épaisseur,assortie de tolérances de fabrication. Lorsqu'on écrase une rondelle en caoutchouc entre deux surfaces planes en vue d'assurer une étanchéité entre elles grace à l'élasticité du caoutchauc,on déforme la rondelle,ce qui change ses dimensions,à volume de caoutchouc constant,puisque celui-ci est incompressible.Elastique,déformable mais incompressible. Pour mieux faire comprendre ce qui précède,on donnera un exemple. Soit une rondelle en caoutchouc de diamètre intérieur 5 millimètres,de diamètre extérieur I5 millimètres et d'épaisseur I millimètre,à l'état libre.Tige cylindrique de 5,IO millimètres. Si on serre cette rondelle entre deux surfaces planes de fa çon à assurer entre ces surfaces une étanchéité déterminée,il faudra bien exercer sur la rondelle un certain effort d'écrasement.Admettons que l'on réduise son épaisseur à 0,90 millimètre, ce qui assure une bonne étanchéité dans l'exemple montré.(e=0,1). On constatera d'abord que le diamètre intérieur warie,il est -faible qu'avant.Il en est de même pour le diamètre extérieur qui s'est agrandi.Dans l'exemple donné,on obtient sensiblement les variations suivantes,qui sont très grandes pour O,Imm d'écrasement -Diamètre extérieur passe à 15,53 millimètres.( + 0,53 ). -Diamètre intérieur passe à 4,51 millimètres.( - 0,49 ). Le volume initial était 156,28 millimétres-cubes.Avant.comme après,ce volume reste inchangé.Seules les dimensions varient. On voit que,en particulier,l'alésage de la rondelle serre beaucoup plus fort sur la tige de diamètre 5,IO au moment du serrage entre les surfaces planes,qu'avant.Ce serrage vient essentiellement de l'incompressibilité du caoutchouc : il faut bien que la matière aille quelque part.Elle s'accumule là ou elle le peut. C'est pourquoi il faut diminuer au maximum le transfert de matière,tout en assurant une bonne étanchéité entre les surfaces planes des deux organes que l'on rapproche l'un de l'autre.C'est justement le but obtenu avec les crêtes linéaires,drnnt la hauteur doit être dans un certain rapport vis à vis de l'épaisseur de la rohdelle,de façon à déplacer le moins de matière possible tout en assurant l'étanchéité maximum.Te rapproc-hement des deux organes 5 et 6 permettra seulement la pénétration dans le volume de la rondelle,des diverses crêtes linéaires circulaires concentriques,soit très peu de volume déplacé,donc très faibles variations dans les dimensions de la rondelle,donc étanchéité assurée et douceur dans -le déplacement axial de la tige. Dans la pratique,pour une épaisseur par exemple de I millimètre pour la rondelle élastique et pour une dureté Shore de 1' ordre de 80,on donnera à la hauteur de chaque crête linéaire circulaire concentrique à la tige,une valeur de l'ordre de O,IO millimètre,soit IO pour cent de l'épaisseur de la rondelle. On voit que la pénétration totale des crêtes linéaires dans l'épaisseur de la rondelle élastique,peut aller jusqu'à 0,19 mil limètre sans qu'il y ait contact direct entre les surfaces planes rigides des deux organes 5 et 6 et les surfaces planes de la rondelle élastique.Cette possibilité de réglage est supérieure à la tolérance générale de fabrication des bandes ( ou des disques) servant au découpage des rondelles.Cette possibilité assure des réglages possibles tout en assurant d'une part une excellente é tanchéité entre les deux organes et d'autre part, une excellente étanchéité entre la tige et l'alésage de la rondelle,tout en assurant simultanément une grande douceur dans le fonctionnement de la tige,lors de son déplacement axial. la distance séparant la surface plane 7 de la surface plane 8 est donc toujours supérieure à l'épaisseur de la rondelle. Finalement,l'invention permet d'utiliser une rondelle élastique plate entre deux surfaces de façon à assurer une étanchéité entre-elles et entre la rondelle et une tige cylindrique la ra- versant,sans pour autant faire varier d'une façon sensible aussi bien le diamètre extérieur que l'alésage de ladite rondelle,celle-ci étant éxécutée en un matériau élastique tel qu'un caoutchouc et malgré que celui-ci soit incompressible. Pour obtenir de bons résultats,il est souhaitable de maintenir le déplacement de volume du caoutchouc ou d'une matière similaire,à une valeur ne dépassant pas deux pour cent du volume initial de la rondelle élastique à l(état libre, avant emmanchement. I1 va de soi que,entre une pénétration totale indiquée dans l'exemple décrit comme étant au plus égale à 0,19 millimètre et la pénétration totale minimum,qui peut avoir,par exemple,une valeur de tordre de 0,08 millimètre,on peut obtenir diverses qualités d'étanchéité,aussi bien entre les surfaces planes des deux organes précités qu'entre la tige cylindrique précitée et l'alésage cFlindrique de. la rondelle élastique précitée,ce qui permet de choisir la qualité voulue correspondant à une application particulière : le dispositif est d'une part très fiable tout en permettant de faire varier les résultats à partir de données varia bles. REVENDICATIONS I - Briquet à gaz combustible liquéfié sous pression comportant une rondelle élastique d'étanchéité,plate,dont l'alésage est engagé d'une façon étanche par une tige cylindrique déplaçable axialement entre deux enceintes dont l'une contient un gaz liquide et l'autre un gaz détendu,la rondelle élastique étant serrée en sandwich entre deux surfaces planes,rigides,appartenant chacune à un organe pouvant être rapproché de l'autre jusqu'à venir serrer la rondelle entre lesdites surfaces pour assurer l'étanchéi té entre les deux organes précités tout en assurant l'étanchéité autour de la tige cylindrique précitée,entre sa surface cylindrique et la surface cylindrique de l'alésage de la rondelle élastique précitée,caractérisé en ce que,lorsque les deux organes rigides précités sont rapprochés l'un de l'autre,emprisonnant entre eux ( entre les deux surfaces rigides,parallèles,précitées) la rondelle élastique,plate,déformable mais constituée d'un matériau incompressible tel qu'un caoutchouc,lesdites surfaces ne viennent pas directement en contact avec les surfaces supérieures et inférieures constituant la rondelle plate,l'únique contact étant assuré par,sur chaque surfac-e plane,rigide,au moins une fine crête linéaire,saillante,en relief par rapport à chaque surface,constituant une courbe fermée,continue,entourant la tige précitée de façon plus ou moins concentrique,ledit rapprochement desdits organes faisant pénétrer chaque crête linéaire,de chàque côté de la rondelle plate élastique,de façon à la déformer élastiquement d' une façon très peu sensible mais suffisamment pour assurer 1'é tanchéité entre les deux organes précités tout en assurant simultanément l'étanchéité entre la tige cylindrique et l'alésage cylindrique de la rondelle,le tout constituant un dispositif annulaire d'étanchéité triple,permettant un déplacement axial très doux de la tige grace à un moyen de serrage à conséquence volumétrique extrèmement limitéemalgré une course de serrage de valeur appréciable,et au moyen d'une définition très exacte des di merdions accordeur d'une part N la hauteur de chaque crête par rapport à l'épaisseur de la rondelle élastique et d'autre part aux dimensions à accorder à la rondelle par rapport à l'espace qui lui est réservé lors de sa déformation,conséquence du rapprochement des deux organes précités,l'un vers l'autre. 2 - Briquet à gaz selon la revendication 1,caractérisé en ce que le @oyen de serrage à conséquence volumétrique extrémement limitée malgré une course de serrage de valeur appréciable,con- siste à faire pénétrer ladite crête linéaire continue,dans le matériau constituant ladite rondelle,selon une valeur très faible,ce qui, compte tenu de la section pénétrante de ladite crête, ne produit qu'un très faible déplacement de volume dudit matériau et maintient les dimensions finales de la rondelle,après pénétration des cretes ( ce qui assure ltétanchéité ) à une valeur pratiquement fixe,ce qui permet en particulier d'obtenir un déplacement doux de la tige,précitée. 3 - Briquet à gaz selon la revendication I,earactérisé en ce que un moyen permettant de définir les dimensions de la hauteur de ladite crotte linéaire continue,par rapport à l'épaisseur de ladite rondelle élastique,consiste à prendre pour ladite hauteur une valeur correspondant à dix pour cent de ladite épaisseur. 4 - Briquet à gaz selon la revendication I,caractérisé en ce queun moyen permettant de définir les dimensions à donner d'une part au diamètre extérieur de ladite rondelle élastique et d'autre part à l'espace qui lui est réservé par construction et qui lui permet de s'agrandir diamétralement lorsqu'elle est soumise aux pénétrations des crêtes précitées,consiste à prévoir un jeu suffisant pour permettre un agrandissemént sensible de son diamètre extérieur sous l'effet de la pénétration des crêtes linéaires précitées 5 de part et d'autre de la rondelle précitée. 5 - Briquet selon les revendications I à 4,caractérisé en ce que,l'emploi du dispositif précédemment décrit ne produit un dé- placement de volume du matériau- constituant ladite rondelle élas- tique,qu'au maximum de deux pour cent du volume initial -de la rondelle,lorsqueelle était au repos,ce déplacement de volume pouvan; etre obtenu alors que les surfaces planes des organes précités ne sont pas en contact direct avec les surfaces planes de ladite rondelle élastiquepde part et d'autre de celle-ci.La distance séparant les deux surfaces planes des deux organes précités, est toujours supérieure à l'épaisseur de ladite rondelle : il n'y a pas contact direct entre ces surfaces planesmême après l'ob- tention de l'étanchéité entre les dites surfaces planes.