Brevet FR2465933A1 — publié le 19810327

La présente invention se rapporte à une garniture nouvelle de 5 presse-étoupe pour machines à piston fonctionnant à pression élevée. Outre le fait qu'elle présente une étanchéité effective de longue durée pendant la compression et un excellent comportement en ce qui con- cerne l'écoulement de retour pendant l'aspiration, cette garniture nou- velle de presse -étoupe permet de réduire très fortement la quantité 10 d'huile lubrifiante nécessaire aux éléments d'étanchéité, et d'utiliser des huiles lubrifiantes de faible onctuosité ainsi que des tiges de piston ou des plongeurs en n'importe quelle matière. Dans les machines à piston, qu'il s'agisse de compresseurs, de pompes, de moteurs ou de machines à détente, l'une des plus impor- 15 tantes difficultés à résoudre est l'étanchéité afin de prévenir les pertes de fluide le long de l'organe qui transmet le mouvement alternatif au piston, organe qui sera désigné ci-après d'une manière générale par le terme "plongeur", qu'il s'agisse d'une tige de piston ou d'un réel plongeur. Ce joint étanche est formé, surtout pour les pressions les 20 plus importantes, d'une garniture de presse-étoupe composée sensiblement de plusieurs presse-étoupe disposés l'un contre l'autre concentriquement au plongeur et comprenant chacun une cavité à faces planes, concentrique au plongeur et qui contient un élément d'étanchéité disposé de manière à être pressé contre le plongeur par l'effet de la dif- 25 férence de pression existant entre l'extérieur et l'intérieur de cet élé- ment. La garniture des presse-étoupe permet de former un joint effec- tivement étanche en pressant contre le plongeur un certain nombre d'élé- ments d'étanchéité espacés axialement le long du plongeur. D'autre part, outre le fait qu'elle doit pouvoir former un joint effectivement étanche 30 le long du plongeur, la garniture des presse-étoupe doit également assu- rer une durée de vie suffisante de ses propres éléments d'étanchéité et du plongeur. A cet égard, du fait de la différence de pression à laquelle il est soumis, chaque élément d'étanchéité de la garniture de presse- étoupe est pressé contre le plongeur avec une certaine pression qui, à 2465933 2 cause du frottement dû au mouvement relatif du plongeur et de l'élément d'étanchéité, provoque une élévation de température et la rupture éven- tuelle du film lubrifiant. Si ces deux phénomènes dépassent certaines limites, ils peuvent 5 provoquer une détérioration de la surface du plongeur, ce qui nécessite une remise en état de la surface du plongeur, sans compter que cette détérioration produira une usure rapide des éléments d'étanchéité. On évite cet inconvénient en utilisant pour le plongeur des matières d'une très longue durée de vie. On utilise en particulier des plongeurs qui 10 sont constitués des matières suivantes: carbures frittés compacts pour les plongeurs appelés ci-après "plongeurs pleins", carbures frittés ou autres matières dures avec enrobage d'acier pour les plongeurs dits "plongeurs enrobés", et aciers spéciaux trempés en surface pour les plongeurs dits "plongeurs trempés". 15 Il apparaft que lorsque la pression concernée devient élevée, de l'ordre de 350 MPa et au-delà, ces questions d'étanchéité et de durée de vie de la garniture des presse-étoupe deviennent très critiques; en outre, dans cette gamme élevée de pressions ou dans le cas de taux de compression élevés, le phénomène d'écoulement de retour qui se pro- 20 duit lorsque commence le stade d'aspiration à la fin du stade de refou- lement, devient également très important. Ceci est dû au fait que, à ce moment-là, la pression dans le cylindre chute brusquement jusqu'à la pression d'aspiration, et le fluide qui, pendant la compression, s'est infiltré dans l'espace compris entre le plongeur et les presse-étoupe 25 de la garniture, se trouve à une pression considérablement plus élevée que la pression du cylindre et, si son écoulement vers la tête de la machine n'était pas réglé, il provoquerait une dilatation explosive des éléments d'étanchéité avec, en conséquence, leur détérioration ou leur rupture. 30 Des garnitures de presse-étoupe suivant l'art antérieur, qui assurent une étanchéité effective, une bonne durée de vie et un com- portement satisfaisant en ce qui concerne l'écoulement de retour à pression élevée, sont déjà bien connus de l'homme de l'art. Ces gar- nitures connues de presse-étoupe utilisent généralement, comme élé- 2465933 3 ment d'étanchéité logé dans les cavités à faces planes des presse-étoupe, un ensemble étanche constitué de paires d'anneaux métalliques d'étan- chéité qui se présentent sous la forme de combinaisons d'anneaux inté- rieurs, sous la forme de segments découpés tangentiellement et main- 5 tenus ensemble par un ressort circonférentiel, et sous la forme de seg- ments découpés radialement et également maintenus ensemble par un ressort circonférentiel, l'anneau de la paire qui se trouve du côté de la tête de la machine à piston comportant sur sa face du côté tête, des rainures radiales qui ont pour fonction de s'opposer à l'écoulement de 10 retour. Cependant, l'emploi de toutes les garnitures connues de presseétoupe est limité sensiblement du fait qu'elles utilisent des anneaux métalliques d'étanchéité. Le fait qu'une pression élevée applique les anneaux métalliques d'étanchéité contre le plongeur, signifie que ces garnitures 15 de press e-étoupe ne peuvent être utilisées effectivement qu'avec des plongeurs dits "plongeurs pleins" qui sont extrêmement fragiles à l'em- ploi et sont d'un coût élevé. Par contre, si ces garnitures connues de presse-étoupe sont utilisées avec des plongeurs dits "plongeurs enrobés" ou, ce qui est moins favorable encore, avec des plongeurs dits "plongeurs 20 trempés", on ne peut obtenir une durée de vie satisfaisante. En outre, avec ce dernier type de plongeur, la lubrification des anneaux métalliques d'étanchéité doit être très précise et elle doit donc être faite avec des huiles lubrifiantes qui présentent des caractéristiques élevées de lubri- fication, ce qui interdit l'utilisation de garnitures de presse-étoupe dans 25 des applications particulières telles que les compresseurs à piston uti- lisés dans les unités de production de polyéthylène de faible densité qui fonctionnent à pression élevée et dans lesquelles les huiles lubrifiantes qui sont compatibles avec le fluide traité, et qui peuvent donc être uti- lisées, sont toutes des huiles qui présentent des caractéristiques de 30 faible lubrification. L'objet de la présente invention est d'éliminer les inconvénients mentionnés ci-dessus, en fournissant pour les machines à piston fonc- tionnant à pression élevée une garniture de presse-étoupe qui, outre le fait qu'elle assure une étanchéité effective, une longue durée de vie 2465933: 4 et un excellent comportement en ce qui concerne l'écoulement de retour, présente des caractéristiques telles que cette garniture peut être utili- sée avec les trois types de plongeurs mentionnés ci-dessus, c'est-à- dire les plongeurs pleins, les plongeurs enrobés ou les plongeurs trem- 5 pés; en outre, par ses propriétés d'antifriction, la garniture de presse- étoupe suivant la présente invention permet de réduire la quantité néces- saire d'huile lubrifiante apportée aux éléments d'étanchéité, et elle permet d'utiliser des huiles faiblement lubrifiantes à condition qu'elles soient com- patibles avec le fluide traité, réduisant ainsi la contamination du fluide et 10 permettant l'utilisation de la garniture de presse-étoupe même dans les cas oh le fluide comprimé a pour caractéristique de réduire les propriétés de viscosité et d'onctuosité des huiles lubrifiantes. Ce résultat est sensiblement atteint du fait qu'on peut former un joint étanche au fluideà haute pression le long du plongeur en ne comprimant con- 15 tre ce dernier que des anneaux en matière plastique auto-lubrifiante. D'autre part, comme ces anneaux de plastique anti-friction ne pour- raient pas supporter seuls les contraintes très élevées dues à la différence considérable de pression à laquelle ils sont soumis aussi bien pendant la compression que pendant l'aspiration (phénomène d'écoulement de retour), 20 chacun d'eux est placé entre deux anneaux métalliques coaxiaux antiextru- sion, un faible intervalle subsistant entre ces derniers et le plongeur qui traverse leur alésage; lorsqu'ils sont immergés dans un fluide à haute pres- sion, ces anneaux se déforment élastiquement et se rapprochent de la sur- face du plongeur mais sans exercer de pression sur celle-ci. 25 Suivant une caractéristique de la présente invention, la garniture de presse-étoupe pour machines à piston fonctionnant à pression élevée est constituée plus précisément d'un certain nombre de presse-étoupe cylindriques accolés l'un à l'autre concentriquement au plongeur de la machine et dispo- sés axialement le long de ce plongeur depuis la tête de la machine jusqu'au 30- mécanisme à manivelle de cette machine. Les presse-étoupe comprennent chacun une cavité à faces planes, concentrique au plongeur et ouverte vers ce dernier. Dans la première ou les premières cavités, du côté de la tête de la machine, sont placés un ou plusieurs anneaux qui cassent la pression, tandis que chacune des cavités suivantes contient un montage étanche disposé 2465933: 5 de manière à presser un élément d'étanchéité contre le plongeur par l'effet de la différence de pression existant entre l'extérieur et l'intérieur de cet élément. Ce montage étanche est constitué de trois anneaux à faces planes, accolés l'un à l'autre le long de leurs faces planes contiguës. L'anneau du 5 milieu, enfermé coaxialement entre un premier et un deuxième anneaux métalliques anti-extrusion et constituant l'élément d'étanchéité, est fabri- qué en une matière plastique auto-lubrifiante et il se compose d'un certain nombre de segments découpés pseudotangentiellement et maintenus ensem- ble par un ressort circonférentiel. Le premier anneau métallique anti- 10 extrusion, placé du côté tête de la cavité, présente des rainures radiales sur sa face plane du côté tête. En outre, les deux premiers anneaux mé- talliques anti-extrusion ont des dimensions telles qu'il subsiste un faible intervalle radial entre eux-mêmes et le plongeur qui traverse leur alé- sage, et telles que ces anneaux se déforment élastiquement en réduisant 15 leur diamètre lorsqu'ils sont soumis à la différence de pression existant entre leur extérieur et leur intérieur, se rapprochant ainsi de la surface du plongeur mais sans jamais exercer de pression sur celle-ci. Suivant un exemple préféré de réalisation de la présente invention, l'anneau du milieu, qui se présente sous la forme de segments en ma- 20 tière plastique auto-lubrifiante découpés pseudotangentiellement, est constitué de polytétrafluoréthylène chargé ou de résine polyimide chargée, ce qui lui donne des caractéristiques élevées d'antifriction accompagnées d'une faible dureté, permettant de réduire considérablement la quantité d'huile lubrifiante à fournir aux éléments d'étanchéité, c'est-à-dire aux 25 anneaux; en outre, ceci permet d'utiliser des huiles de faible onctuosité et assure un fonctionnement correct, même dans des conditions de tra- vail extrêmement sévères, du fait que le frottement avec le plongeur est limité, ce qui réduit pour ce dernier le danger d'être endommagé, même lorsqu'on utilise des plongeurs "enrobés" ou "trempés", et en conséquence 30 la durée de vie de la garniture du presse-étoupe se trouve prolongée. Suivant une autre caractéristique de la présente invention, le pre- mier et le deuxième anneaux métalliques anti-extrusion qui forment, avec l'anneau du milieu sous forme de segments en matière plastique auto-lubrifiante découpés pseudotangentiellement, le jeu de trois anneaux 2465933: 6 constituant un montage étanche et qui, suivant une caractéristique de la présente invention, ont des dimensions telles qu'un intervalle radial approprié subsiste entre eux-mêmes et le plongeur dans une mesure qui est fonction de leur module d'élasticité de sorte que, lorsqu'ils sont sou- 5 mis à la différence de pression existant entre leur extérieur et leur in- térieur, ils se rapprochent élastiquement du plongeur mais sans jamais exercer de pression sur celui-ci afin d'éviter de l'endommager en rai- son de leur structure métallique, leur but en se comportant de cette ma- nière étant d'empêcher l'extrusion de l'anneau en matière plastique du 10 milieu, peuvent être fabriqués soit sous la forme d'un anneau en une seu- le pièce, soit sous la forme de plusieurs segments découpés radialement et maintenus ensemble par un ressort circonférentiel. Dans ce dernier cas, la face plane des anneaux anti-extrusion est placée contre la face plane de l'anneau du milieu qui se présente sous la forme de segments 15 découpés pseudotangentiellement, de manière telle que les bords de leurs découpures radiales soient décalés par rapport aux bords des découpures pseudotangentielles de l'anneau du milieu afin de recouvrir complètement ces dernières découpures et inversement. D'autre part, des études expérimentales portant sur des machines 20 à piston fonctionnant à pression élevée ont montré que la partie variable de la pression comprise entre la pression d'aspiration et la pression de refoulement, est supportée en grande partie par les éléments d'étanchéi- té les plus proches de la tête, tandis que les éléments d'étanchéité les plus proches du mécanisme à manivelle supportent presque exclusivement 25 la partie statique de la pression qui règne dans le cylindre. On peut en déduire que les joints étanches qui sont les plus sollicités par le phéno- mène d'écoulement de retour, sont ceux qui se trouvent le plus-près de la tête, de sorte que le phénomène d'écoulement de retour n'exerce pra- tiquement aucun effet important ou nuisible sur les éléments d'étanchéité 30 situés du côté mécanisme à manivelle. En conséquence, les montages étanches placés dans les cavités des presse-étoupe situées du côté mécanisme à manivelle peuvent être simplifiés considérablement et, au lieu de comprendre des jeux de trois anneaux, ils peuvent être constitués de deux anneaux à faces planes du 2465933: 7 fait que la présence d'un premier anneau métallique anti-extrusion n'est plus nécessaire du côté de la tête de la cavité pour empêcher, pendant l'écoulement de retour, l'extrusion de l'anneau du milieu qui se pré- sente sous la forme de segments en matière plastique auto-lubrifiante 5 découpés pseudotangentiellement. Par ailleurs, la suppression de ce premier anneau métallique anti-extrusion qui, comme on l'a indiqué, présente des rainures radiales sur sa face plane du côté tête, signifie que l'anneau sous forme de segments en matière plastique auto-lubri- fiante découpés pseudotangentieller ient, doit être pourvu de rainures 10 radiales sur sa face plane du côté tête, afin de permettre un écoulement facile du fluide vers la tête pendant le stade d'aspiration, de manière à ne pas soumettre l'anneau à une différence sensible de pression qui l'en- dommagerait. A cet égard, suivant une autre caractéristique de la présente in- 15 vention, le montage étanche placé dans les cavités des presse-étoupe disposés du côté mécanisme à manivelle de la machine à piston, est constitué de deux anneaux à faces planes qui sont accolés le long de leurs faces planes contiguës. Le premier de ces deux anneaux, placé du côté tête de la cavité et constituant l'élément d'étanchéité, est en matière 20 plastique auto-lubrifiante et il se compose d'un certain nombre de seg- ments découpés pseudotangentiellement et maintenus ensemble par un ressort circonférentiel, et il présente des rainures radiales sur sa face plane du côté tête, tandis que le deuxième anneau de la paire, qui est placé du côté mécanisme à manivelle de la cavité, est un anneau métalli- 25 que anti-extrusion de dimensions telles qu'il subsiste un faible inter- valle entre lui-même et le plongeur qui traverse son alésage, et telles qu'il se déforme élastiquemént en réduisant son diamètre lorsqu'il est soumis à une différence de pression entre son extérieur et son intérieur, et ainsi se rapproche de la surface du plongeur mais sans jamais exer- 30 cer de pression sur celle-ci. Enfin, suivant d'autres caractéristiques de la présente invention, l'anneau qui se présente sous la forme de segments en matière plastique auto-lubrifiante découpés pseudotangentiellement et qui fait partie des deux anneaux constituant le montage étanche à placer dans les cavités 2465933 8 des presse-étoupe situés du côté mécanisme à manivelle de la machine à piston, est sensiblement analogue à l'anneau du milieu sous forme de segments en matière plastique auto-lubrifiante découpés pseudotangen- tiellement et qui entre dans le jeu des trois anneaux constituant le mon-- 5 tage étanche à placer dans les cavités des presse-étoupe situés du côté tête de la machine à piston, à l'exception de la présence de rainures ra- diales sur sa face plane du côté tête et, en conséquence, comme dans le cas de ce dernier, il peut être en résine polyimide ou en polytétrafluo- réthylène, tandis que l'anneau métallique anti-extrusion qui fait partie des 10 deux anneaux, est parfaitement identique aux anneaux métalliques anti- extrusion qui entrent dans les jeux de trois anneaux, et il peut donc se présenter soit sous la forme d'un anneau métallique en -une seule pièce, soit sous la forme dé plusieurs segments métalliques découpés radiale- ment et maintenus ensemble par un ressort circonférentiel. 15 La présente invention sera bien comprise à la lecture de la des- cription suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans les- quels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle du cylin- dre d'une machine à piston fonctionnant à pression élevée, dans laquelle 20 un piston effectue un mouvement de va-et-vient, le joint étanche le long du piston étant formé par une garniture de presse-étoupe suivant la pré- sente invention; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale partielle, à plus grande échelle, d'une partie du cylindre comprenant un montage étanche 25 constitué d'un jeu de trois anneaux à faces planes, utilisé dans la garniture de presse-étoupe représentée à la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale partielle, à plus grande échelle, d'une partie du cylindre comprenant un montage étanche constitué de deux anneaux à faces planes qui sont utilisés également 30 dans la garniture de presse-étoupe représentée à la figure 1; - la figure 4 est une vue de face, à plus grande échelle, depuis le côté tête, du premier anneau métallique anti-extrusion du montage étan- che comprenant trois anneaux suivant la présente invention, cette vue étant représentée suivant les flèches A-A de la figure 2; 2465933, 9 - la figure 5 est une vue de face, à plus grande échelle, de l'anneau du milieu en matière plastique auto-lubrifiante du montage étanche com- prenant trois anneaux suivant la présente invention, cette vue étant re- présentée suivant les flèches B-B de la figure 2; 5 la figure 6 est une vue de face, à plus grande échelle, du deu- xième anneau métallique anti-extrusion du montage étanche comprenant trois anneaux suivant la présente invention, cette vue étant représentée suivant les flèches C-C de la figure 2 et étant parfaitement analogue à la vue suivant les flèches D-D de la figure 3; et 10 - la figure 7 est une vue de face, à plus grande échelle, depuis le côté tête, de l'anneau en matière plastique auto-lubrifiante du montage étanche comprenant deux anneaux suivant la présente invention, cette vue étant représentée suivant les flèches E-E de la figure 3. On se reportera maintenant aux figures et en particulier à la 15 figure 1. La référence 1 désigne la chemise du cylindre d'une machine à piston fonctionnant à pression élevée et la référence 2 désigne le plongeur cylindrique qui effectue un mouvement de va-et-vient à l'inté- rieur du cylindre, respectivement de la droite (côté mécanisme à ma- nivelle) vers la gauche (côté tête) pendant le stade de compression et de 20 la gauche vers la droite pendant le stade d'aspiration, comme le représente la figure 1. Dans une cavité intérieure de l'élément 1, limitée du côté tête par l'épaulement cylindrique 3 et du côté mécanisme à manivelle par l'épaulement cylindrique 4, a été introduite une garniture de presse-étoupe constituée d'un certain nombre de presse-étoupe contigus, 25 concentriques au plongeur 2 et disposés axialement le long de ce plongeur; ces presse-étoupe, qui sont au nombre de sept dans l'exemple illustré de réalisation, sont désignés respectivement par les références 5, 6, 7, 8, 9, 10 et Il en partant du côté tête (côté gauche) vers le côté mécanisme à manivelle (côté droit) de la figure 1. Chaque presse-étoupe 30 5 à 11 présente, sur son côté mécanisme à manivelle, c'est-à-dire sur son côté droit, une cavité à faces planes, ces cavités étant désignées respectivement par les références 12, 13, 14, 15, 16, 17 et 18, s'ouvrant vers le plongeur 3 et limitée, du côté tête, par la paroi et, du côté mécanisme à manivelle, par le presse-étoupe suivant, en partant du côté 24-65933 10 tête vers le côté mécanisme à manivelle. Dans la première cavité du côté tête, c'est-à-dire dans la cavité 12 du presse-étoupe 5, on a placé un anneau 19 qui casse la pression et dont le rôle est, plutôt que de fournir un joint étanche effectif, d'amortir les ondes de pression et de 5 dépression auxquelles sont soumis les divers éléments d'étanchéité pen- dant les stades respectifs de compression et d'aspiration. Comme l'anneau 19 n'est pas l'objet principal de la présente invention, on ne le décrira pas plus en détail. Dans la cavité 13 du presse-étoupe suivant 6, est placé un manchon 10 de guidage 20 en métal antifriction, dont le rôle est de supporter libre- ment le plongeur 2 pendant son mouvement de va-et-vient. Dans les trois cavités suivantes 14, 15 et 16 des presse-étoupe 7, 8 et 9 situés du côté tête de la garniture de presse-étoupe, sont placés les montages étanches 21 qui, suivant une caractéristique de la présente 15 invention, sont constitués de trois anneaux 22, 23 et 24 à faces planes qui sont accolés l'un à l'autre par leurs faces planes, comme le représente en particulier la figure 2. L'anneau 23 du milieu, qui constitue en fait l'élément d'étanchéité et qui est le seul anneau qui soit pressé contre la surface périphérique du plongeur par la différence de pression qui règne 20 entre son intérieur et son extérieur, se compose de plusieurs segments, trois sur la figure, désignés respectivement par les références 23a, 23b et 23c (voir en particulier la figure 5), qui sont en contact les uns avec les autres et qui peuvent glisser l'un sur l'autre le long de découpures pseudotangentielles 25. Ces segments sont maintenus ensemble par un 25 ressort circonférentiel 26 logé dans une rainure 27 formée sur la surface extérieure des segments, comme on peut le voir à la figure 2. En outre, ces segments sont constitués d'une matière plastique auto-lubrifiante qui est soit du polytétrafluoréthylène chargé, soit une résine poly- imide chargée. Le premier anneau 22 du jeu des trois anneaux, c'est30 à-dire l'anneau situé du côté tête de la cavité qui est le côté gauche de la cavité représentée aux figures 1 et 2, et le deuxième anneau 24 du jeu des trois anneaux, c'est-à-dire l'anneau situé du côté mécanisme à manivelle de la cavité qui est le côté droit de la cavité représentée aux figures 1 et 2, se présentent par contre sous la forme d'anneaux 2465933: 11 métalliques anti-extrusion dimensionnés de manière à laisser subsister un intervalle radial approprié 28 (voir figure 2) entre eux-mêmes et le plongeur 2 de sorte que, lorsqu'ils sont soumis à la différence de pression existant entre leur extérieur et leur intérieur, ils se déforment en 5 réduisant leur diamètre et se rapproche élastiquement du plongeur mais sans jamais exercer de pression sur celui-ci de manière à ne pas l'endommager, ce qui, sinon, pourrait se produire puisque ces anneaux sont en métal. Par contre, ils empêchent l'extrusion de l'anneau 23 du milieu découpé pseudotangentiellement qui, étant en matière plastique, n'offre 10 pas une résistance suffisante dans ce sens. En outre, des rainures radiales 29 sont prévues sur la face plane du premier anneau 22 du côté tête, c'est-à-dire du côté gauche sur les figures 1 et 2. Le premier anneau métallique anti-extrusion 22- est représenté sur 15 les figures comme étant constitué d'un certain nombre de segments mé- talliques, c'est-à-dire les trois segments métalliques 22a, 22b et 22c (voir en particulier la figure 4), qui sont en contact l'un avec l'autre le long de découpures radiales 30 et qui sont maintenus ensemble par un 20 ressort circonférentiel 31 logé dans une rainure 32 (voir figure 3) formée sur la surface extérieure des segments; cependant, ce premier anneau peut également se présenter sous la forme d'un anneau en une seule pièce. Au lieu d'être prévues à l'emplacement des découpures radiales de l'anneau métallique anti-extrusion 22 comme le représente la figure 4, 25 les rainures radiales 29 peuvent être formées en n'importe quel autre point de la face plane du côté tête de l'anneau 22. En outre, l'utilisation d'un tel anneau métallique anti-extrusion 22 constitué de segments dé- coupés radialement, signifie que cet anneau doit toujours être monté au contact de l'anneau plastique 23 du milieu découpé pseudotangentiellement, 30 de telle sorte que les bords de ses découpures radiales 30 ne correspon- dent jamais avec les bords des découpures pseudotangentielles 25 de l'anneau 23 du milieu; de ce fait, les bords des découpures 30 et 25 sont complètement recouverts par les faces planes contiguës de ces deux anneaux qui ne comprennent pas de découpures. De même, le deuxième anneau métallique anti-extrusion 24 du 2465933: 12 jeu des trois anneaux formant un montage étanché 21, qui est représenté sur les figures comme étant un anneau métallique en une seule pièce (voir en particulier la figure 6), peut se présenter également sous la forme de segments découpés radialement, comme dans le cas du premier anneau 5 métallique anti-extrusion 22. Enfin, dans les deux autres cavités I7 et 18 des presse-étoupe sui- vants 10 et 1 1 situés du côté mécanisme à manivelle de la garniture de presse-étoupe, sont placés les montages étanches 33 qui, suivant une au- tre caractéristique de la présente invention, sont constitués respective- 10 ment de deux anneaux 34 et 35 à faces planes, accolés l'un à l'autre le long de leurs faces planes contiguës (voir en particulier là figure 3). L'anneau 34, qui est situé du côté tête de la cavité, c'est-à-dire du côté gauche de la cavité sur les figures 1 et 3, et qui représente effectivement l'élément d'étanchéité, étant le seul anneau qui est pressé contre la sur- 15 face périphérique du plongeur 2 du fait de la différence de pression régnant entre son extérieur et son intérieur, est sensiblement analogue à l'anneau 23 du milieu du jeu des trois anneaux constituant un montage étanche 21, et il se compose donc d'un certain nombre de segments, au nombre de trois sur la figure et désignés respectivement par les références 34a, 20 34b et 34c (voir en particulier la figure 7), qui sont en contact l'un avec l'autre et peuvent glisser l'un sur l'autre le long de découpures pseudotangentielles 36; en outre, ces segments sont maintenus ensemble par unressort circonférentiel 37 logé dans une rainure 38 formée dans la surface extérieure des segments (voir figure 3), et ils sont constitués d'une 25 matière plastique auto-lubrifiante, qui est soit du polytétrafluoréthylène chargé, soit une résine polyimide chargée. De plus, cet anneau 34 en plastique, qui se présente sous la forme de segments découpés pseudo- tangentiellement, comporte des rainures radiales 39 sur sa face plane du côté tête, c'est-à-dire du côté gauche sur les figures 1 et 3. 30 L'autre anneau 35 de la paire est totlement identique au deuxième anneau métallique anti-extrusion 24 du jeu de trois anneaux constituant un montage étanche 21, et il peut donc se présenter soit sous la forme d'un anneau métallique en une seule pièce comme le représentent lés fi gures (voir en particulier la figure 6), soit sous- la forme de segments découpés 2465933. 13 radialement. Dans ce dernier cas, l'anneau métallique anti-extrusion 35 doit être placé au contact de l'anneau plastique 34 qui se présente sous la forme de segments découpés pseudotangentiellement, de telle sorte que les bords de ses découpures radiales ne correspondent jamais avec les 5 bords des découpures pseudotangentielles 36 de l'anneau 34. Le comportement de la garniture de presse-étoupe suivant la pré- sente invention et les avantages qu'elle fournit sont maintenant immédiate- ment apparents. Pendant le stade de la compression, le plongeur 2 se dé- place de la droite vers la gauche à la figure 1 et il comprime donc le flui- 10 de préalablement aspiré dans le cylindre. Du fait de cette pression, le fluide a tendance à fuir le long de la périphérie du plongeur vers le côté mécanisme à manivelle, c'est-à-dire vers la droite. Sur son trajet, le fluide rencontre d'abord l'anneau 19 qui casse la pression, placé dans la cavité 12 du premier presse-étoupe 5 du côté tête de la garniture de 15 presse-étoupe mais, comme cet anneau n'est destiné qu'à opposer une résistance limitée au passage du fluide, ce dernier parvient en amont du premier montage étanche 21 logé dans la cavité 14 du presse-étoupe 7, pratiquement à une pression qui n'est que légèrement inférieure à la pression de la chambre de compression de la machine à piston. La pres- 20 sion totale du fluide s'établit ensuite dans l'intervalle radial représenté à la figure 2 entre le plongeur 2 et l'anneau métallique anti-extrusion 22 et, par l'intermédiaire des rainures radiales 29 formées dans ce dernier, cette pression atteint la partie supérieure de la cavité 14. De ce fait, les anneaux 22, 23 et 24 formant le montage étanche 21 se trouvent pressés 25 axialement les uns contre les autres et le dernier d'entre eux contre la paroi plane du côté tête du presse-étoupe suivant 8, formant ainsi un joint étanche radial. En outre, alors que l'anneau 22 ne subit pas de déforma- tion appréciable puisqu'il n'est soumis qu'à une faible différence de pres- sion entre son intérieur et son extérieur, du fait que la pression dans 30 l'intervalle radial 28 est presque égale à la pression qui règne dans la partie supérieure de la cavité 14, les deux autres anneaux 23 et 24 sont soumis, par contre, à une différence de pression considérable puisque l'anneau du milieu sous forme de segments découpés pseudotangentielle- ment 23 est déjà en contact avec la surface du plongeur 2 du fait de son 2465933: 14 ressort circonférentiel 26 et, par conséquent, n'offre pratiquement aucun intervalle radial appréciable dans lequel le fluide peut pénétrer. L'anneau 23 en matière plastique auto-lubrifiante est ensuite pressé pratiquement contre la surface du plongeur 2 par la pression im- 5 portante qui règne dans la partie supérieure de la cavité 14 et il forme donc un joint étanche axial effectif. L'autre anneau métallique anti- extrusion 24 se déforme, réduisant ainsi son diamètre et donc l'inter- valle radial qu'il forme avec le plongeur 2 mais, du fait de sa structure, il ne fait que porter élastiquement contre la surface latérale du plongeur 10 sans exercer de pression sur celle-ci. Il empêche donc toute extrusion de l'anneau plastique 23 du milieu tout en évitant, en même temps, d'en- dommager le plongeur 2 de quelque manière que ce soit. Le fluide qui parvient à dépasser ce premier montage étanche 21, rencontre les montages suivants qui, bien que soumis à des pressions de 15 plus en plus faibles, se comportent d'une manière analogue au premier, de sorte que les pertes de fluide le long du plongeur se trouvent imman- quablement et effectivement bloquées pendant le stade de compression. Pendant le stade d'aspiration, au cours duquel la pression dans le cylindre chute brusquement jusqu'à la pression d'aspiration à la suite du 20 déplacement du plongeur 2 de la gauche vers la droite à la figure 1, il se crée une situation dans laquelle le fluide, qui s'était infiltré dans l'inter- valle formé entre le plongeur et les presse-étoupe, se trouve alors à une pression supérieure à la pression qui règne dans le cylindre et, par con- séquent, ce fluide a tendance à refluer vers la tête, c'est-à-dire vers la 25 gauche à la figure 1 (écoulement de retour). Si cet écoulement de retour du fluide vers la tête était contrarié, il soumettrait les anneaux des mon - tages étanches à une pression différentielle qui provoquerait leur dilata- tion explosive; au contraire, cet écoulement de retour est rendu possible par le fait que les montages étanches 21 et 33 sont pressés axialement 30 vers la gauche à la figure 2, du fait de la pression plus élevée qui règne en aval, c'est-à-dire du côté mécanisme à manivelle, de ces montages étanches et, par conséquent, il se crée un intervalle radial entre les pa- rois des presse-étoupe et les anneaux 24 et 35 respectivement, et le fluide peut refluer vers la tête à travers cet intervalle et à travers les 2465933 15 rainures radiales 29 et 39 formées respectivement dans les anneaux 22 et 34. Dans les montages étanches 21 qui sont soumis à la pression la plus élevée par suite de l'écoulement de retour du fluide, les deux anneaux métalliques anti-extrusion 22 et 24 permutent leur fonction et 5 l'anneau métallique 22 se déforme donc élastiquement, sans exercer de pression sur la surface latérale du plongeur Z, et il empêche ainsi toute extrusion de l'anneau plastique 23 du milieu. Il apparaît, d'après la description qui précède, que la garniture de presse-étoupe suivant la présente invention non seulement assure un 10 joint étanche effectif contre la pression élevée pendant le stade de com- pression ainsi qu'un excellent comportement en ce qui concerne l'écoule- ment de retour, mais également, du fait que seuls les anneaux 23 et 34 en matière plastique auto-lubrifiante sont pressés contre le plongeur 2, permet d'utiliser des plongeurs "enrobés" ou des plongeurs "trempés", 15 en plus des plongeurs "pleins"; en outre, la garniture de presse- étoupe suivant la présente invention permet de réduire sensiblement la quan- tité d'huile lubrifiante nécessaire aux montages étanches 21 et 33, et elle permet d'utiliser des huiles faiblement lubrifiantes à condition qu'elles soient compatibles avec le fluide traité, sans nuire à la durée 20 de vie, qui reste longue, aussi bien de la garniture de presse-étoupe que du plongeur. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisa- tion qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de va- riantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 2465933. 16 R E V E N D- I C A T I O N S 1. Garniture de presse-étoupe pour machines à piston fonction- nant à pression élevée, constituée d'un certain nombre de presse-étoupe cylindriques accolés l'un à l'autre concentriquement au plongeur de la 5 machine et disposés axialement le long de ce plongeur depuis la tête de la machine jusqu'au mécanisme à manivelle de cette machine, ces presseétoupe comprenant chacun une cavité à faces planes, concentrique au plon, geur et ouverte vers ce dernier, un ou plusieurs anneaux qui cassent la pression étant placés dans la première ou les premières cavités, du côté 10 de la tête, tandis que chacune des cavités suivantes contient un montage étanche disposé de manière à presser un élément d'étanchéité contre le plongeur par l'effet de la différence de pression existant entre l'extérieur et l'intérieur de cet élément, cette garniture de presse-étoupe étant ca- ractérisée en ce que le montage étanche est constitué de trois anneaux à 15 faces planes, accolés l'un à l'autre le long de leurs faces planes contiguës; en ce que l'anneau du milieu, enfermé coaxialement entre un premier et un deuxième anneaux métalliques anti-extrusion et constituant l'élément d'étanchéité, est fabriqué en une matière plastique auto-lubrifiante et se compose d'un certain nombre de segments découpés pseudotangentielle- 20 ment et maintenus ensemble par un ressort circonférentiel; et en ce que le premier anneau métallique anti-extrusion, placé du côté tête de la cavité, présente des rainures radiales sur sa face plane du côté tête, les deux premiers anneaux métalliques anti-extrusion ayant des dimensions telles qu'il subsiste un faible intervalle radial entre eux-mêmes et le 25 plongeur qui traverse leur alésage, et telles que ces anneaux se défor- ment élastiquement en réduisant leur diamètre lorsqu'ils sont soumis à la différence de pression existant entre leur extérieur et leur intérieur, se rapprochant ainsi de la surface du plongeur mais sans jamais exercer de pression sur celle-ci. 30 2. Garniture de presse-étoupe suivant la revendication 1, carac- térisée en ce que l'anneau du milieu-en matière plastique auto- lubrifiante est constitué d'un certain nombre de segments découpés pseudotangentiellement et maintenus ensemble par un ressort circonférentiel; et en ce qu'il est fabriqué en polytétrafluoréthylène chargé. 2465933 17 3. Garniture de presse-étoupe suivant la revendication 1, carac- térisée en ce que l'anneau du milieu en matière plastique auto- lubrifiante est constitué d'un certain nombre de segments découpés pseudotangentiellement et maintenus ensemble par un ressort circonférentiel; et en 5 ce qu'il est fabriqué en résines polyimides chargées. 4. Garniture de presse-étoupe suivant la revendication 1, carac- térisée en ce que le premier anneau métallique anti-extrusion pourvu de rainures radiales et placé du côté tête de la cavité est constitué d'un anneau nmétallique en une seule pièce. 10 5. Garniture de presse-étoupe suivant la revendication 1, carac- térisée en ce que le premier anneau métallique anti-extrusion pourvu de rainures radiales et placé du côté tête de la cavité est constitué d'un certain nombre de segments métalliques découpés radialement et main- tenus ensemble par un ressort circonférentiel, ce premier anneau mé- 15 tallique étant en contact avec l'anneau du milieu qui se présente sous la forme de segments découpés pseudotangentiellement, par l'intermédiaire de parties non découpées de sa face plane contiguë qui recouvrent les bords des découpures psudotangentielles de l'anneau du milieu et inverse- ment. 20 6. Garniture de presse-étoupe suivant la revendication 1, carac- térisée en ce que le deuxième anneau métallique anti-extrusion du jeu des trois anneaux, qui est placé du côté mécanisme à manivelle de la cavité, est constitué d'un anneau métallique en une seule pièce. 7. Garniture de presse-étoupe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le deuxième anneau métallique anti-extrusion du jeu des trois anneaux, qui est placé du côté mécanisme à manivelle de la cavité, est constitué d'un certain nombre de segments métalliques découpés radialement et maintenus ensemble par un ressort circonférentiel, ce deuxième anneau métallique étant en contact avec l'anneau du milieu qui se 30 présente sous la forme de segments découpés pseudotangentiellement, par l'intermédiaire de parties non découpées de sa face plane contigu' qui recouvrent les bords des découpures pseudotangentielles de l'anneau du milieu et inversement. 8. Garniture de presse-étoupe suivant la revendication 1, carac- 2465933, 18 térisée en ce que le montage étanche logé dans les cavités des presseétoupe situés du côté mécanisme à manivelle, est constitué de deux anneaux à faces planes qui sont accolés l'un à l'autre le long de leurs faces planes; et en ce que le premier anneau, situé du côté tête de la 5 cavité et constituant l'élément d'étanchéité, est fabriqué en matière plastique auto-lubrifiante, se compose d'un certain nombre de segments découpés pseudotangentiellement et maintenus ensemble par un ressort circonférentiel, et présente des rainures radiales sur sa face plane du côté tête, tandis que le deuxième anneau de la paire, qui est situé du côté 10 mécanisme à manivelle de la cavité, est un anneau métallique antiextru- sion dimensionné de manière à laisser subsister un faible intervalle ra- dial entre lui-même et le plongeur qui traverse son alésage et de ma- nière à se déformer élastiquement en réduisant son diamètre lorsqu'il est soumis à une différence de pression entre son intérieur et son extérieur, 15 afin de se rapprocher de la surface du plongeur mais sans jamais exercer de pression sur celle-ci. 9. Garniture de presse-étoupe suivant la revendication 8, carac- térisée en ce que l'anneau en mnatière plastique auto-lubrifiante est cons- titué d'un certain nombre de segments découpés pseudotangentiellement, 20 maintenus ensemble par un ressort circonférentiel et pourvus de rainures radiales sur leurs faces planes du côté tête; et en ce qu'il est fabriqué en polytétrafluoréthylène chargé. 10. Garniture de presse-étoupe suivant la revendication 8, carac- térisée en ce que l'anneau en matière plastique auto-lubrifiante est constitué d'un certain nombre de segments découpés pseudotangentiellement, maintenus ensemble par un ressort circonférentiel et pourvus de rainures radiales sur leurs faces planes du côté tête; et en ce qu'il est fabriqué en résines polyimides chargées. 11. Garniture de presse-étoupe suivant la revendication 8, caractérisée en ce que l'anneau métallique anti-extrusion situé du côté mécanisme à manivelle de la cavité est constitué d'un anneau métallique en une seule pièce. 12. Garniture de presse-étoupe suivant la revendication 8, carac- térisée en ce que l'anneau métallique anti-extrusion situé du côté méca- 2465933. 19 nisme à manivelle de la cavité est constitué d'un certain nombre de seg- ments métalliques découpés radialement et maintenus ensemble par un ressort circonférentiel, cet anneau métallique étant en contact avec l'anneau en forme de segments en matière plastique auto-lubrifiante 5 découpés pseudotangentiellement, par l'intermédiaire de parties non découpées de sa face plane contiguë qui recouvrent les bords des découpures pseudotangentielles de l'anneau en matière plastique et inversement. 13. Garniture perfectionnée de presse-étoupe pour machines à piston fonctionnant à pression élevée, caractérisée en ce qu'elle com- 10 prend trois montages étanches de trois anneaux à faces planes suivant la revendication 1, logés dans les cavités de trois presse-étoupe successifs situés du côtés tête de la machine; et deux montages étanches sous forme de paires d'anneaux à faces planes suivant la revendication 8, logés dans les cavités de deux presse-étoupe successifs situés du côté 15 mécanisme à manivelle de la machine.