Brevet FR2398237A1 — publié le 19790216

L'invention est relative aux garnitures d'étanchéité se présentant sous forme de bague à interposer entre deux pièces. Elle s'applique en particulier à de telles garnitures pour raccord tournant. Des garnitures connues de ce genre sont par exemple cons tituées par des chevrons empilés et comprimés par ressort, et par des anneaux ou bagues de divers profils et armés de métal. L'invention s'applique à ce dernier genre de garnitures. Une garniture particulière connue de ce genre est constituée par une bague circulaire à section en U ; les deux branches du U sont en contact facial avec les deux surfaces des pièces entre lesquelles l'étanchéité doit se faire ; un ressort tendant à écarter les branches est logé à l'intérieur du U. En fonctionnement, le ressort est soumis à l'action du fluide à etancher. Dans le cas d'une forte pression relative, la matière de la bague tend à fluer car elle n'est pas retenue par le ressort ; il est donc nécessaire de prévoir une bague métallique exterieure de renforcement. En outre, dans le cas d'un fluide corrosif, le ressort intérieur risque d'être attaqué et, si une telle corrosion se produit, le ressort risque de se détériorer localement et de perdre son action sur les branches du U, ce qui se traduit par une fuite locale, particulièrement grave en raison du caractère corrosif du fluide. L'invention a notamment pour but de supprimer ces inconvénients. A cet effet, la garniture d'étanchéité selon l'invention, notamment pour raccord tournant, comportant, d'une manière connue, une bague à section en U et un re#ssort en U agencé pour rappeler les branches du U de la bague contre les surfaces en regard des deux pièces entre lesquelles l'étanchéité est à assurer, est caracteriseepar le. fait qu'au moins les branches du ressort de rappel en U sont logées dans la matière même des branches de la bague, le ressort en U étant entierement à I'extérieur par rapport à la surface intérieure de la bague, soumise au fluide à étancher. Ainsi, d'une part, le ressort est hors de contact d'avec le fluide à étancher, ce qui supprime son éventuelle attaque par corrosion, et, d'autre part, le ressort sert d'armature de renfort à la bague, ce qui évite le fluage de celle-ci sous l'action de la pression du fluide et permet de supprimer la bague extérieure de renforcement citée précédemment. Selon u#n mode de réalisation de l'invention, l'âme métallique du ressort dépasse extérieurement du corps de la bague pour venir directement en appui contre une surface de l'une desdites deux pièces, pour le positionnement de la garniture. Ce contact métal-métal constitue un moyen efficace d'évacuation de la chaleur dans le cas d'un raccord soumis à une rotation intense et/ ou dans le cas d'un fluide à température élevée. Selon un autre mode de réalisation, on peut coiffer extérieurement la garniture par un couvercle monté à force sur la bague, pour isoler totalement le ressort du milieu ambiant. On comprendra bien l'invention à la lecture de la description qui va suivre et en référence au dessin annexé dans lequel : Fig. 1 est une demi-coupe axiale d'un raccord tournant comportant la garniture selon l'invention Fig. 2 est uneCape éclatée montrant la Vague et le ressort au repos Fig. 3 est une coupe montrant une garniture selon une variante ; et Fig. 4 et 5 montrent,en coupe axiale, une garniture selon deux autres variantes. La fig. 1 montre un raccord tournant 1 constitué par deux éléments de raccord mâle 2 et femelle 3 comportant deux parties cylindriques coaxiales 4, 5 logées l'une dans l'autre. L'élément mâle 2 est par exemple coudé à 900 en 6, de sorte que le tuyau (non représenté) partant de l'élément 2,puisse occuper toute position dans un plan perpendiculaire à l'axe 7 de l'élément femelle 3 par rotation relative des deux éléments 2, 3 autour de cet axe dans un sens ou dans l'autre. Ce genre de raccord est utilité par exemple dans les installations de remplissage et de vidage de citernes, mobiles ou non. La rotation relative des deux éléments 2, 3 est permise par des roulements à billes 8 ou analogue disposés entre les parties cylindriques 4, 5. Un joint torique 9 protège les billes contre l'entrée de poussières et autres saletés. Au voisinage de son extrémité libre intérieure, la partie cylindrique 4 présente un épaulement radial 10 situé en regard d'un épaulement radial correspondant Il de l'élément 3. A l'épaulement Il fait suite, vers l'extrémité libre de l'élément 3, une portée cylindrique 12. Les épaulements 10, 11 et la portée 12 définissent une cavité 13 de réception d'une garniture 14. Dans le mode de réalisation des fig. 1 et 2, la garniture 14 se présente sous la forme d'une bague à section en U dont les branches sont dirigées vers l'axe 7. La garniture comporte une bague proprement dite 15 et un ressort 16. La bague 15 est de préférence en matériau résistant à l'u5ure, à la corrosion, à la chaleur et présentant un faible coefficient de frottement. Avantageusement, elle est constituée en polytetrafluoroéthylène polymérisé. Elle comporte deux branches latérales coniques 17, 18 et une âme cylindrique 19. A partir de la suface extérieure de l'âme 19 es branches 17, 18 sont entaillées pour présenter des rainures profondes 20, 21 de même conicité que les branches 17, 18 et débouchant seulement sur la surface extérieure de l'âme 19. Les rainures 20, 21 sont destinées à recevoir les branches coniques 22, 23 du ressort 16 en U dont l'amie cylindrique 24 vient reposer, par sa surface intérieure, sur la surface extérieure de l'âme 19.Au montage, les branches 22, 23 du ressort sont introduites par déformation élastique dans les rainures 20, 21 et l'ame métallique 24 est en légère saillie radiale par rapport à la bague 15. La largeur axiale de la cavité 13 est rigoureusement définie par les roulements à billes 8. La conicité et la largeur axiale de la bague 15, ainsi que les dimensions et caractéristiques du ressort 16,sont telles que,. en fonctionnement, les branches 17, 18 de la bague 15 soient en contact avec les épaulements 10, 11 sur une surface et sous une pression suffisamment grandes, cellesci étant encore renforcées par l'action de la pression du fluide A, intérieur au raccord, s'exerçant sur la face intérieure de la bague 15. Le diamètre de la portée 12 est égal, aux jeux près, au diamètre extérieur du ressort 16 monté, de sorte que la garniture est parfaitement maintenue en place dans son logement 13, en contact avec la portée 12. Ce contact métal-métal constitue un moyen efficace pour dissiper la chaleur du ressort 16 et de la bague 15, accumulée par le frottement dû à la rotation et/ou en raison de la température du fluide à étancher. Comme on le voit sur la fig. 1, le fluide A vient baigner, par un étroit passage 25 subsistant entre les éléments de raccord 2, 3 et empêchant l'entrée de grosses particules dans la cavité 13, la surface intérieure des branches 17, 18 et de l'åme 19 de la bague 15. Le ressort 16 -est hors de contact d'avec le fluide A et se trouve donc à l'abri de toute attaque chimique. Au surplus,- la matière de la bague 15 constitue un écran thermique protégeant dans une certaine mesure le ressort contre la chaleur due aux frottements et/ou au fluide. Dans les trois variantes des fig. 3 à 5, on a adopté les mêmes références numériques que dans les fig. 1 et 2 pour des éléments analogues ou identiques. La garniture 26 de la fig. 3 ne diffère de la précédente que par le fait que, en coupe axiale, elle est en U dont les branches sont sensiblement axiales, l'âme étant dans un plan radial. Pour le reste, la structure de la garniture 26 est la même que celle de la garniture 14. En fonctionnement, l'âme de la garniture 26 vient porter contre l'épaulement 10, et est rappelée vers celui-ci par la pression du fluide, tandis que la branche radialement extérieure vient appuyer contre la portée 12 et que la branche radialement intérieure vient appuyer contre une portée 27 de l'élément 2, qui existait dans le mode de réalisation des fig. 1 et 2 mais qui y était inactive. Dans la fig. 3, c'est l'épaulement Il qui est Inactif. Sur la fig. 4, on a représenté les éléments de raccord 2, 3 en position écartée, la garniture 27 étant au repos. La garniture 27 ne diffère de la garniture 14 que par le fait que le ressort 16 et la bague 15 sont coiffés extérieurement par un couvercle cylindrique 28 qui vient se clipser sur les bords axiaux de l'âme 19 de la bague 15. Le ressort 16 est ainsi totalement noyé dans la garniture. Cet agencement est avantageux notamment dans le cas ou l'on désire que le ressort 16 ne soit pas en contact direct avec le milieu ambiant, par exemple si ce milieu ambiant est corrosif et à basse pression. La fig. 5 montre une garniture 29 qui est dérivée de la garniture 27 de la même manière que la garniture 26 est dérivée de la garniture 14. On pourra donc se référer à la description qui précède. Dans l'ensemble des modes de réalisation, le ressort peut être constitué de toute manière appropriée. A titre d'exemples, il peut être forme par double entaillage transsersal d'une bande d'acier à ressort ou par soudage sur une bande étroite de cavaliers en acier à ressort pliés en U.Dans le cas des fig. 1, 2 et 4, la bande à entailler est rectiligne$ les branches sont pliées, et l'ensenble est courbé en cylindre; il en est de elle dans le cas d'une bande réceptrice Dans le cas des fig 3 et 5, la bande à entailler est plane, en forme d'anneau, ouvert ou fermé, et seules les branches du ressort sont repliées; dans le cas d'une bande réceptrice, celle-ci est également en forme d'anneau, ouvert ou fermé, sur laquelle on vient souder les cavaliers préalablement pliés en U. Il est à noter que, dans la garniture selon l'invention, le ressort 16, déjà maintenu par sa forme dans la bague 15, est, de plus, maintenu par la pièce 3 (fig 1, 2, 4) ou par la pièce 2( fig 3X5) contre une expansion due & la pression du fluide A. Il en résulte que le ressort n'a pas besoin autre mécaniquement fermé sur lui-meme, ce qui facilite sa fabrication et sa mise en place; on peut même le constituer en plusieurs segments disposés bout à bout. Un autre avantage de la garniture selon l'invention, dans le cas des fig 1, 2 et 4, réside dans sa symétrie par rapport à un plan radial ; on peut donc la monter indifféremment dans un sens ou dans l'autre. On a indiqué précédemment que la surface extérieure de du lAsme/ressort 16, dans le cas des fig 1, 2 et 3, était en saillie par rapport à la bague et venait porter seule contre la surface 12 ou 10. Il est cependant également possible que la surface extérieure de l'amie du ressort et les extrémités des branches 17 18 de la bagueçc3te âme, soient au même niveau, pour venir simultanément en contact avec la surface 12 ou 10. - Il en sera notamment ainsi dans le cas où la bague est en matériau présentant une bonne résistance à l'usure, par exemple en polytetrafluoroéthylène polymérisé chargé, c'est-à-dire comportant une addition de poudres( métalliques, d'oxydes d'alumine ~ de fibres de verre, etc...) REVENDICATIONS 1. Garniture d'étanchéité, notamment pour raccord tournant, comportant, d'une manière connue, une bague à section en U et un ressort en U agence pour rappeler les branches du U de la bague contre les surfaces en regard des deux pièces entre lesquelles l'étanchéité est à assurer, caractériséepar le fait qu'au moins les branches du ressort de rappel en U sont logées dans la matière même des branches de la bague, le ressort en U étant entièrement à l'extérieur par rapport à la surface intérieure du U de la bague, soumise au fluide à étancher. 2. Garniture selon la revendication 1, caractériseepsr le fait que l'fime métallique du ressort dépasse extérieurement du corps de la bague pour venir directement en appui contre une surface de leurre desdites deux pièces, pour le positionnement de la garniture. 3. Garniture selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le ressort et la bague sont coiffés extérieurement par un couvercle monté à force sur la bague pour isoler totalement le ressort du milieu extérieur au fluide. 4. Garniture selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que, en section axiale, les branches des U sont tournées vers l'axe de la garniture, les âmes des U étant situées sur une surface cylindrique et constituant la partie radialement la plus extérieure. 5. Garniture selon l'une des revendications 1 à 3, térisée par le fait que, en section axiale, les branches des U sont sensiblement axiales, les âmes des U étant situées dans un plan radial. 6. Garniture selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que la bague est en polytetrafluoroéthylène polymérisé. 7. Garniture selon l'une des revendications î à 6, caractérisée par le fait que le ressort est constitué par une bande d'acier à ressort entaillée. 8. Garniture selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que, au repos, les branches des U sont plus écartées que pour la position de travail. 9. Garniture selon l'une des revendications I et 4 à 8, caractérisée par le faIt que la surface extérieure de l'amie du ressort et les e2#trémitc-,s des branches de la bague# coté a-me sont au même niveau pour venir sumultánément en contact avec l'une des surfaces desdites deux pièces. 10. Garniture selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que la bague est en polytetrafluorcéthylène polymérisé chargé par une addition de poudres.