Brevet FR2441111A1 — publié le 19800606

L'invention concerne un élément de joint d'étanchéité du genre comportant une gaine souple et une armature élastique logée dans toute la longueur de ladite gaine. L'invention permet de réaliser des joints d'étanchéité toriques capables d'assurer une étanchéité radiale, c'est-à-dire entre deux faces ou collerettes planes de deux pièces mécaniques cylindriques, ou une étanchéité axiale, c'est-à-dire entre deux surfaces de révolution co-axiales. L'objet de l'invention est un élément de joint du genre précité qui présente, par rapport aux éléments de joints connus du même genre, les avantages suivants - réalisation plus économique, - montage plus aisé, - capacité de déformation latérale plus grande, - meilleure étanchéité dans le cas d'une faible différence de pression entre les deux espaces séparés par le joint. L'élément de joint de l'invention est caractérisé en ce que la gaine est tubulaire et en ce que l'armature élastique est constituée par un ruban élastique ondulé. Lorsque la gaine est cylindrique à l'état libre (c'est-à-dire en l'absence de sollicitations internes exercées par l'armature et de sollicitations externes exercées par les organes entre lesquels est logé le joint) la largeur du ruban est avantageusement comprise entre le quart et le tiers du diamètre intérieur de la gaine. La gaine est de préférence en matériau élastomère ou plastomère. Le ruban ondulé est en général métallique, par exemple en acier à ressort ou en tout autre matériau présentant une certaine élasticité. L'invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus évidents à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une section transversale, selon le plan 1-1 de la figure 2, d'un joint torique constitué par un élément de joint de l'art antérieur du genre précité, monté dans un loge ment de joint, - la figure 2 est une section longitudinale, selon le plan 2-2 de la figure i, dudit joint torique, - la figure 3 est une section transversale de la gaine à l'état libre d'un élément de joint, selon un exemple de réalisation conforme à l'invention, - la figure 4 est une section transversale selon le plan 4-4 de la figure 5 du ruban ondulé d'armature, à l'état libre, destiné à armer la gaine de la figure 3, - la figure 5 est une vue latérale dudit ruban, - la figure 6 est une section transversale, selon le plan 6-6 de la figure 7, dudit élément de joint à l'état libre, - la figure 7 est une section longitudinale dudit élément de joint selon le plan 7-7 de la figure 6, - la figure 8 est une section transversale, selon le plan 8-8 de la figure 9, d'un joint réalisé à l'aide dudit élément de joint et monté dans son logement, - la figure 9 est une section longitudinale dudit joint selon le plan 9-9 de la figure 8, - la figure 10 est une section longitudinale dudit joint dans la région de raccordement des deux extrémités du tronçon d'élément de joint constituant. On considère d'abord les figures 1 et 2. Le joint torique de l'art antérieur qu'elles représentent comprend une gaine épaisse 11 en forme de gouttière dans laquelle est logé un ressort hélicol- dal 12 à spires jointives ou non jointives. Le matériau de la gaine Il est un plastomère (PTFE) ou un élastomère (néoprène). Ce peut être aussi un métal mou (plomb ou aluminium). Le joint est destiné à séparer deux espaces dans lesquels règnent respectivement des pressions de fluide P1 et P2 et qui sont délimités par des surfaces en regard appartenant respectivement à deux pièces 13 et 14. Il est logé dans une gorge ménagée par exemple dans la pièce 13 et qui comporte un fond de gorge 15 et des flancs de gorge 16 et 17.Les dimensions des pièces, de la gorge et du joint sont telles - que les flancs de la gouttière formant la gaine 11 sont serrés entre le fond 15 de la gorge et la paroi 18 de la pièce 14, - que la base de la gouttière est en contact étroit avec le flanc 17 de la gorge 15. Si le fond 15 et la paroi 18 sont cylindriques et si les flancs 16 et 17 de la gorge sont plans, le joint assure l'étanchéité axiale entre les pièces 13 et 14 ; si le fond 15 et la paroi 18 sont plans et si les flancs 16 et 17 sont cylindriques, ledit joint assure l'étanchéité radiale. Une condition impérative est que la section de la gaine 11 doit être orientée de telle sorte que l'ouverture de la gouttière est dirigée vers la pression la plus élevée, c'est-à-dire que P1 > P2, afin que la différence de pression tende à écarter l'un de l'autre les deux flancs de la gaine pour les appuyer respectivement sur le fond de gorge 11 et sur la paroi 18. Un tel joint de l'art antérieur assure une très bonne étanchéité lorsque la différence P1 - P2 est élevée. Par contre, du fait que la flexibilité transversale du ressort 12 est faible (autrement dit du fait que sa rigidité transversale est élevée et que sa capacité de déformation transversale est faible) - l'usinage des surfaces en contact avec le joint doit être très précis, - le joint n'assure pas l'étanchéité si les pièces 13 et 14 s'écartent trop l'une de l'autre, à cause par exemple de défor mations différentielles ou de vibrations. En outre, ledit joint est un joint "de forme" réalisé avec des cotes précises ; il est donc coûteux et doit être monté avec précautions. On considère maintenant les figures 3 à9, relatives à un exemple de réalisation d'un élément de joint de l'invention. Il s'agit en fait d'un cordon dont on peut couper un tronçon pour constituer un joint torique. La gaine 21 est une gaine tubulaire souple étanche en élastomère (néoprène) ou en plastomère (PTFE). Sa section à l'état libre (figure 3) est normalement circulaire, bien que l'on puisse lui conférer d'autres formes pour des applications particulières. L'armature élastique 22 est un ruban ondulé élastique (figures 4 et 5). La hauteur H des ondulations est normalement un peu plus grande que le diamètre intérieur D de la gaine de telle sorte que, lorsque l'armature est enfilée dans la gaine (figures 6 et 7), la section de la gaine prend, lorsque l'élément de joint est à l'état libre, une forme sensiblement elliptique. L'armature est normalement en alliage à ressort (acier au silicium par exemple) mais on peut la réaliser en tout autre matériau présentant une certaine élasticité. Les figures 8 et 9 montrent une portion d'un joint réalisé au moyen de l'élément de joint de l'invention. Ce joint sépare deux espaces dans lesquels règnent les pressions P1 et P2 et qui sont délimités par des surfaces en regard de deux pièces 23 et 24. Il est logé dans une gorge ménagée dans la pièce 23. Les dimensions des pièces, de la gorge et du joint, sont telles que la gaine 21 est serrée d'une part entre le fond 25 de la gorge et la paroi 28 en regard de la pièce 24 et d'autre part entre les deux flancs 26 et 27 de la gorge. Le joint est monté de telle sorte que les sommets des ondulations de l'armature élastique 22 appuient sur les génératrices correspondantes de la gaine 21 contre le fond de gorge 25 et la paroi 28 en regard. Le principal paramètre maintenant la séparation des espaces où règnent les pressions P1 et P2 est donc la force de rappel exercée par l'armature sur la gaine.Les contacts assurant l'étanchéité sont donc maintenus, en raison de la grande capacité de déformation élastique de l'arma- ture, même lorsque l'écart entre les pièces 23 et 24 accuse des variations sensibles, dues par exemple à des déformations différentielles desdites pièces ou à des vibrations. Ainsi, lorsque le fond de gorge 25 et la paroi 28 sont cylindriques, alors que les flancs 26 et 27 sont plans, le joint assure l'étanchéité axiale. Si par contre les flancs 26 et 27 sont cylindriques alors que le fond de gorge 25 et la paroi 28 sont plans, le joint assure l'étanchéité radiale. On considère maintenant la figure 10 qui illustre le mode de raccordement des deux extrémités d'un tronçon d'élément de joint conforme à l'invention destiné à former un joint torique. La gaine 21 est coupée à longueur alors que l'on réserve une surlongueur sur l'armature 22. On voit sur la figure que les extrémités 21A et 21B de la gaine se raccordent bout à bout tandis que les extrémités 22A et 22B de l'armature se recouvrent sur une longueur d'au moins une ondulation. Le jeu J entre les extrémités de la gaine est aussi réduit que possible. L'étanchéité ainsi assurée est relative, mais elle demeure très suffisante pour de nombreuses applications, par exemple pour assurer la séparation des compartiments successifs d'aubages fixes des compresseurs axiaux utilisés dans les installations de concentration isotopique par diffusion gazeuse. En collant ou en soudant avant le montage les deux extrémités de la gaine, on peut d'ailleurs réaliser des joints toriques "aux cotes" qui assurent une étanchéité pratiquement absolue tout en conservant une grande capacité de déformation élastique latérale. Les dimensions de la gaine et de l'armature sont évidemment fixées, ainsi que les caractéristiques des matériaux qui les constituent, par les paramètres d'utilisation du joint. Leur détermination est à la portée de tout spécialiste. Une remarque particu lière doit etre faite cependant en ce qui concerne la largeur du ruban ondulé qui forme l'armature élastique. Si elle est trop faible, la force d'appui exercée par ladite armature risque d'être insuffisante et par ailleurs il risque de se produire un vrillage de cette armature. Si elle est trop grande, la capacité d'extension latérale de la gaine est affectée. Dans la plupart des cas, lorsque la gaine est cylindrique à l'état libre, la largeur du ruban ondulé est avantageusement comprise entre le quart et le tiers du diamètre interne de la gaine. REVENDICATIONS 1. Elément de joint d'étanchéité du genre comportant une gaine souple et une armature élastique logée dans toute la longueur de la gaine, caractérisé en ce que la gaine est un tube et en ce que l'armature élastique est un ruban ondulé. 2. Elément de joint d'étanchéité selon la revendication 1 caractérisé en ce que la gaine souple est à section circulaire et en ce que la largeur du ruban élastique est comprise entre le quart et le tiers du diamètre intérieur de la gaine. 3. Elément de joint d'étanchéité selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau de la gaine est un plastomère ou un élastomère. 4. Elément de joint d'étanchéité selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau du ruban ondulé est un matériau ayant des propriétés élastiques. 5. Elément de joint d'étanchéité selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau du ruban ondulé est un acier à ressort. 6. Joint d'étanchéité radial, caractérisé en ce qu'il est constitué au moyen d'un élément de joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Joint d'étanchéité axial, caractérisé en ce qu'il est constitué au moyen d'un élément de joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.