Brevet FR2385010A1 — publié le 19781020

La présente invention concerne le domaine des joints dwétanch6Sté composites annulaires. destinés en particulier h être serrés entre deux surfaces a appliquer l'une contre l'autre de façon étanche. Les joints d'étanchéité métallinues, pn narticulier ceux du tyne comportant une me constituée par un ressort spiral et entourée par une fourrure métallique, prennent actuellement une extension considérable, en raison notamment de leur tenue aux températures élevées et de leur longevité très supérieures aux joints an élastomère, et il est envisagé de les utiliser dans des applications liées à un environnement relativement dangereux, citons le domaine de l'énergie nucléaire, les techniques mettant an oeuvre des gaz fortement toxiques, des solutions acides, et plus généralement différents types de matières dangersusss. Or, l'utilisation des joints métalliques dans des applications présentant un caractère dangereux pose le très délicat problème du test de l'étanchéité avant la mise an service, sans parler de la sécurité parfois indispensable pour faire face à une éventuelle déficience du ioint métallique, L'objet de la présente invention est de proposer un joint d'étanchéité composite comportant un joint métallique et dont la constitution permet de tester l'étanchéité du joint métallique, et méme dans certains cas dans des conditions de fonctionnement, ledit joint composite pouvant entre de plus apte à offrir une grande sécurité en fonctionnement grâcs à une étanchéité préservée malgré une déficience plus ou moins importante du joint niétallique. I1 s'agit plus particulièrement d'un joint composite annulaire destiné à être serré entre deux surfaces à appliquer l'une contre l'autre de façon étanche, caractérisé par le fait qu'il comporte d'une part un joint métallique formé d'une ame constituée par un ressort spiral et entourée par une fourrure métallique présentant deux lèvres périphériques saillant vers l'extérieur sensiblement dans le plan médian dudit joint métallique, et d'autre part un joint torique sn élastomère maintenu latéralement entre deux bandes métalliques intérieure et extérieure et entourant ledit joint métallique, des éléments de liaison entre ladite bande métallique intérieure et le joint métallique étant prévus avec un encastrement libre entre les deux lèvres saillantes dudit joint métallique. Le joint d'étanchéité composite selon l'invention peut en outre comporter l'une au moins des caractéristiques suivantes - les éléments de liaison sont constitués par des éléments métalliques fixés à la bande intérieure en sa face tournée vers le joint métallique et saillant de ladite face sensiblement dans le plan médian dudit joint métallique, sous forme par exemple d'une pluralité d'équerres soudées à la bande métallique intérieure, ou encore d'une couronne ayant une section radiale an forme d'équerre et soudée à la bande métallique intérieure, - les éléments de liaison sont constitués par des éléments métafliques traversant librement la bande intérieure de façon à venir en butée contre le joint torique en élastomère et saillant de ladite bande sensiblement dans le plan médian du joint métallique, sous forme par exemple d'une pluralité de pions cylindriques, - un collage est prévu entre le joint torique en élastomère et les faces adjacentes dss bandes métalliques intérieure et extérieure en vue de faciliter le montage dudit joint composite. - le joint torique en élastomère peut présenter une section radiale carrés à angles tronqués, octogonale ou encore ronde, - le joint torique an élastomère est prévu pour être comprimé en service à environ 25%, - l'élastomère constituant le joint torique est choisi indépendamment des conditions de fonctionnement dudit joint composite, de façon à permettre un simple test du joint métallique aux conditions ambiantes par une prise ds vide dans l'espace compris entre ledit joint métallique et ledit joint torique en élastomère, - l'élastomère constituant le joint torique est choisi pour être comptatible aux conditions de fonctionnement dudit joint composite, de façon d'une part à permettre un test du joint métallique aux conditions ambiantes et ds fonctionnement par une prise de vide dans l'espace compris entre ledit joint métallique et ledit joint torique en élastomère, et d'autre part à éventuellement suppléer sn fonctionnement au joint métallique en cas de déficience de celui-ci. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparattront plus clairement à la lunière de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, sn référence aux figures du dessin annexé ou - la figure 1 est une demivue an plan et une dami-vus en coupe axiale d'un joint d'étanchéité composite conforma à l'invention, - la figure 2 est une vue partielle en perspective du joint de la figure I illustrant une variante d'éléments de liaison sous forme d'équerres, - la figure 3 est une vue partiells en perspective analogue à la figure 2, mais illustrant un joint d'étanchéité composite selon l'invention avec une autre variante d'éléments de liaison sous forme de pions cylindriques Figure 1, un joint d'étanchéité composite conforme à l'invention comporte d'une part un joint métallique 1 formé d'une ame 5 constituée par un ressort spiral (ici à fil de section carrée) et entourée par une fourrure métallique o, avantageusement an métal ductile, et d'autre part un joint torique 3 en élastomère, maintenu latéralement entre deux bandes métalliques respectivement intérieure 2 et extérieure 4 et entourant ledit joint métallique.La fourrure 6 n'entoure pas complètement l'aine du joint métallique, mais se termine en présentant deux lèvres périphériques 7, 8 saillant vers 11 extérieur sensiblement dans le plan médian dudit joint métallique S lesdites lèvres, aplatis essentiellement parallèlement, ne sont pas soudées volontairement, de façon d'une part à présenter un jeu suffisant pour permettre l'encastrement libre d'éléments de liaison ainsi que cela va être décrit en détail ci-après, et d'autre part à autoriser une libre déformation de l'aine ressort en compression. Conformément à l'invention, le joint d'étanchéité composite comporte des éléments de liaison entre la bande métallique intérieure 2 et le joint métallique 1 avec un encastrement libre entre les deux lèvres saillantes 7, 8 dudit joint métallique. Selon une première variante, correspondant aux figures 1 et 2, les éléments de liaison sont constitués par des éléments métalliques fixés à la bande intérieure en sa face tournée vers le joint métallique et saillant de ladite face sensiblement dans le plan médian dudit joint métallique. Ici, ces éléments de liaison sont constitués d'une pluralité d'equerres 9 dont une aile permet une fixation, par exemple par soudage, à la bande métallique intérieure 2 et dont l'autre aile vient s'encastrer librement entre les lèvres saillantes 7, 8, le dimensionnement de ladite aile étant tel qu'il n'y ait pas de contact avec les spires adjacentes de l'ame ressort, mêle en fonctionnement avec une déformation vers une section élliptique du joint métallique.Il est en effet très important de dispossr d'une possibilité de coulissement des éléments de liaison en raison des déformations du joint composite (et en particulier de l'axe ressort S) lorsoue celui-ci est serré. On pourrait aussi prévoir en variante une couronne (non représentée) ayant une section radiale en forme d'équerre (analogue aux équerres 9) et soudée à la bande métallique intérieure. Selon une deuxième variante, correspondant la figure 3, les éléments de liaison sont constitués par des éléments métalliques traversant librement la bande intérieure de façon à venir en butée contre le joint torique en élastomère et saillant de ladite bande sensiblement dans le plan du joint métallique. Figure 3, de tels éléments sont constitues par une pluralité de nions c~lindriques 10 coulissant librement dans des orifices 11 ménagés à cet effet dans la bande métallique intérieure 2. Les bandes métalliques, dont la résistance mécanique doit être suffisante pour supporter les pressions élevées prévus (pouvant aller jusqu'à des pressions de 520ka par cm linéaire), jouent un rôle important en service : la bande métallique extérieure 4 remplit à la fois une fonction de limiteur de fluage pour le joint torique en élastomère 3 et de limiteur d'expansion pour le joint métallique 1, et la bande métallique intérieure 2 remplit une fonction la plupart du temps limitée à celle d'un limiteur de fluate pour le joint torique en élastomère 3. D'ailleurs, pour faciliter le montage du joint d'étanchéité composite, il peut être prévu un collage entre le joint torique en élastomère et les faces adjacentes des bandes métalliques 2 et 4. Le joint torique an élastomère peut présenter une section radiale carrée à angles tronqués (cas des figures), octogonale, ou encore ronde. En service, ledit joint est prévu pour être comprimé à environ 258. Il a été dit plus haut que le joint d'étanchéité composite de l'invention offrait une possibilité intéressante de test d'étanchéité pour le joint métallique. En effet, il est toujours possible d'effectuer un simple test du joint métallique aux conditions ambiantes, et ce avant la mise en service, par une prise de vide (même secondaire si nécessaire) dans l'espace compris entre ledit joint métallique et le joint torique en élastomère : si l'étanchéité est défectueuse, elle a toutes les chances de litre aux conditions de fonctionnement. Mais il est également possible, en choisissant un élastomère compatible aux conditions de fonctionnement, de pouvoir tester'l'étanchéité du joint métallique an service aux conditions de fonctionnement, étant donné que le joint torique en élastomère peut suppléer au joint métallique en cas de défaillance de celui-ci sans un quelconque caractère dangereux, ce nui s'avare être un avantage consinérahle pour des aoolications présentant un tel caractbre. A titre indicatif et selon les apolications envisagées, le choix de l'élastomere nourra se porter sur un butyl nour des températures atte4enant 13n , un ethvlne-nropylnne nour des températures atteignant 150 , nu un élastomère du type de celui commercialisé sous la marque Viton nour des ternpératureq atteignant 200 . Il va de soi oue la présente invention n'est nullement limitée aux exemples nui en ont été donnés à titre illustratif, mais conprend toute variante renrenent avec des moyens équivalents la définition générale de l'invention tO31e nue revendiquée. RE\rEre ATIolE 1/ Joint d'étanchéité composite annulaire destiné à Btre serré entre deux surfaces à appliquer l'une contre l'autre de façon étanche, caractérisé par le fait outil comporte d'une part un joint métallique (1) formé d'une âme constituée par un ressort spiral et entourée par une fourrure métallique présentant deux lèvres périphériques saillant vers l'extérieur sensiblement dans le plan médian dudit joint métallique, et autre part un joint torique (3) en élastomère maintenu latéralement entre deux bandes métalliques intérieure et extérieure et entourant ledit joint métallique, des éléments de liaison (9, 153 entre ladite bande métallique intérieure et le joint métallique étant prévus avec un encastrement libre entre les deux lèvres saillantes dudit joint métallique. 2/ Joint d'étanchéité composite selon la revendication 1, caractérisé nar le pait aue les éléments de liaison sont constitués nar dws éléments métalliques fixés à la hande intérieure en sa face tournée vers le joint métallique et saillant de ladite face sensiblement dans le plan médian dudit joint métallique. 3/ Joint d'étanchéité composite selon la revendication 2, caractérisé nar le fait nue les éléments métalliques de liaison sont constitués d'une pluralité d'équerres (9) soudées à la bande métallique intérieure. 4/ Joint d'étanchéité composite selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les éléments métalliques de liaison sont constitués par une couronne ayant une section radiale en forme d'équerre et soudée à la bande métallique intérieure. 5/ Joint d'étanchéité composite selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments de liaison sont constitués par des éléments métalliques traversant librement la bande intérieure de façon à venir en hutée contre le joint torique en élastomère et saillant de ladite bande sensiblement dans le plan médian du joint métallique. 6/ Joint d'étanchéité composite selon la revendication 5, caractérisé par le fait oue les éléments de liaison sont constitués d'une pluralité de nions cylindrioues (10). 7/ Joint d'étanchéité composite selon l'une des revendications orécédentes, caractérisé nar le fait qu'un collage est prévu entre le joint torique en élastomère et les faces adjacentes des bandes métalliques intérieure et extérieure, en vue ds faciliter le montage dudit joint composite. 8/ Joint d'étanchéité composite selon l'une des revendications orécédentes, caractérisé par le fait que le joint en élastomère nrésente une section radiale carrée à angles tronnués. 9/ Joint d'étanchéité composite selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait le joint torique en élastomère présente une section radiale octnvonale. 10/ Joint d'étanchéité composite selon l'une des revendications I à 7, caractérisé par le fait que le joint torique en élastomère présente une section radiale ronde. 11/ Joint d'étanchéité composite selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait nue le joint torique en élastomère est prévu mur entre comprimé en service à environ 25%. 1Z/ Joint d'étanchéité composite selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élastomère constituant le joint torique est choisi indépendamment des conditions de fonctionnement dudit joint composite, de façon à permettre un simple test du joint métallique aux conditions ambiantes par une prise de vide dans l'espace compris entre ledit joint métallique et ledit joint torique en élastomère. 13/ Joint d'étanchéité composite selon l'une des revendications 1 à Il, caractéri5é par le fait ous l'élastomère constituant le ;joint torique est choisi nour être compatible aux conditions de fonctionnement dudit joint composite, de façon d'une part à permettre un test du joint métalliaue aw conditions ambiantes et de fonctionnement par une prise de vide dans l'espace compris entre ledit joint métallique et ledit joint torique en élastomère, et d'autre part à éventuellement suppléer en fonctionnement au joint métallique en cas de déficience de celui-ci.