Brevet FR2461174A1 — publié le 19810130

La présente invention concerne le domaine des joints d'étanchéité annulaires, destinés en particulier à être serrés entre deux surfaces à appliquer l'une contre l'autre de façon étanche. Les joints d'étanchéité métalliques, en particulier ceux du type comportant une âme 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 longévité souvent supérieure aux joints en élastomère, et il est envisagé de les utiliser dans des applications nécessitant des vides poussés et/ou liées à un environnement relativement dangereux, citons le domaine de l'énergie nucléaire. L'utilisation des joints métalliques dans des applications nécessitant une étanchéité particulièrement soignée présentant un caractère dangereux implique de surmonter des problèmes relatifs d'une part au test de l'étanchéité avant et/ou pendant la mise en service, et d'autre part à la sécurité en cas de déficience du joint métallique. Ces impératifs ont pour effet de compliquer la conception des joints d'étanchéité : or, si cette complication est souvent justifiable pour des joints de dimensionnement important (pour un diamètre d'un mètre ou plus par exemple), elle peut s'avérer moins justifiable et en tout cas certainement moins économique pour des joints de dimensionnement modeste (pour des diamètres inférieurs à une dizaine de centimètres par exemple). La présente invention a pour but de proposer un joint d'étanchéité annulaire dont la conception très simple permet une adaptation particulièrement intéressante pour des petits diamètres, tout en gardant la possibilité éventuelle de tester l'étanchéité et en conservant un degré optimum de sécurité. Il s'agit plus particulièrement d'un joint d'étanchéité annulaire destiné à être serré entre deux brides, caractérisé par le fait qu'il est essentiellement constitué par un ensemble métallique d'étanchéité connu en soi et formé d'un ressort spiral à spires jointives logé dans une fourrure à section en forme de C, une couronne essentiellement rigide entourant l'ensemble métallique selon un plan sensiblement équatorial, ladite couronne étant réalisée selon au moins deux portions complémentaires et présentant un bord intérieur concave d'appui pour ledit ensemble métallique, et une bague d'étanchéité torique en élastomère entourant la couronne selon un bord extérieur concave de celle-ci, la tenue mécanique de l'ensemble étant assurée par ladite bague montée en extension autour de ladite couronne. Le joint d'étanchéité annulaire de l'invention peut présenter en outre l'une au moins des caractéristiques suivantes la couronne présente une épaisseur correspondant sensiblement à l'écrasement maximum autorisé par l'ensemble métallique d'étanchéité, les portions complémentaires formant la couronne présentent des bords en regard embottés, la couronne présente au moins un orifice la traversant en vue d'une détection de fuites au moyen d'un dispositif de prise de vide connu en soi incorporé dans l'une des brides de serrage, ou en particulier une pluralité d'orifices sensiblement parallèles à l'axe du joint sont prévus selon une disposition circulaire régulière, avec éventuellement sur l'une au moins de ses deux faces libres une rainure circulaire raccordant les orifices, - le joint comporte en outre une bague extérieure rigide de frettage entourant directement et sensiblement selon un plan équatorial la bague d'étanchéité torique en élastomère. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, en référence aux figures du dessin annexé, où - la figure 1 est une vue en élévation d'un joint d'étanchéité annulaire conforme à l'invention, - la figure 2 est la demi-coupe II-II de la figure 1, - la figure 3 illustre le détail de trois types d'embottements des bords des portions complémentaires formant la couronne du joint, selon des coupes III-III de la figure t à échelle agrandie, - la figure 4 est une vue en perspective partielle du joint de la figure 1, présentant en plus une bague extérieure et une double rainure circulaire sur sa couronne. Figures 1 et 2, le joint d'étanchéité annulaire conforme à l'invention est essentiellement constitué par un ensemble métallique d'étanchéité 1 connu en soi, formé d'un ressort spiral 2 à spires jointives (ici à fil de section carrée) logé dans une fourrure métallique 3 à section en forme de C, une couronne essentiellement rigide 4 entourant l'ensemble métallique selon un plan sensiblement équatorial, ladite couronne étant réalisée selon au moins deux portions complémentaires (ici deux) et présentant un bord intérieur concave 5 d'appui pour ledit ensemble métallique, et une bague d'étanchéité torique 6 en élastomère entourant la couronne 4 selon un bord extérieur concave 7 de celui-ci, la tenue mécanique de l'ensemble étant assurée par ladite bague 6 montée en extension autour de ladite couronne 4. Les bords concaves 5 et 7 de la couronne 4 sont ici circulaires, mais il va de soi que l'on peut prévoir d'autres formes assurant un maintien suffisant, telles par exemple qu'une rainure en V. Il faut cependant préciser qu'un léger jeu est nécessaire au niveau de l'appui de l'ensemble métallique 1 contre le bord concave en regard 5 : en effet, cet ensemble s'ovalisant lors du serrage des brides (non représentées), un jeu suffisant doit autoriser cette déformation en raison de la rigidité de la couronne 4.La couronne est par ailleurs nécessairement en au moins deux portions complémentaires pour pouvoir monter l'ensemble métallique en appui contre le bord concave associé : ces portions présentent de préférence des bords en regard embottés pour une meilleure tenue d'ensemble : le type d'emboîtement choisi pourra être en V (cas de la figure 1), en C, à encoche circulaire, ainsi qu'illustré respectivement en a), b), c) à la figure 3, ou tout autre. Lorsque le joint de l'invention est monté entre deux brides plates, la couronne fait aussi fonction de limiteur de charge, et dans ce cas son épaisseur correspondra sensiblement à l'écrasement maximum autorisé par l'ensemble métallique d'étanchéité. Ainsi, en cas de déficience de ensemble métallique, la bague d'étanchéité torique en élastomère préserve encore l'étanchéité, ce qui procure une grande sécurité. Certaines applications nécessitent de détecter régulièrement les fuites Ceci est réalisé classiquement au moyen d'un dispositif de prise de vide ou de pression incorporé dans l'une des brides de serrage (non illustré ici), ce qui est déjà fait avec des joints d'étanchéité annulaires doubletore et présentant ainsi une chambre inter-tore en regard de l'orifice du dispositif de test ; le joint d'étanchéité sera alors de préférence logé dans une gorge circulaire pratiquée sur l'une des brides. Pour faciliter un test par prise de vide, la couronne 4 peut présenter au moins un orifice 8 la traversant, ou mieux encore une pluralité d'orifices (ici quatre) sensiblement parallèles à l'axe du joint et prévus selon une disposition circulaire régulière. On a pu remarquer que dans certains cas, la perte de charge dans cette chambre intermédiaire diminuait l'efficacité du test : pour pallier cet inconvénient, il est possible de prévoir, sur l'une au moins des deux faces libres de la couronne 4, une rainure 9 (ici en V) procurant une meilleure communication inter-orifices lors du serrage, permettant ainsi de réduire l'importance de la perte de charge, ainsi que cela a été illustré en figure 4. il peut également s'avérer apportun de prévoir une bague extérieure rigide de frettage 10 (figure 4), par exemple métallique, entourant directement et sensiblement selon un plan équatorial la bague torique 6 en élastomère cette bague fait alors fonction de limiteur de charge, et surtout de limiteur de fluage pour la bague en élastomère ( ce qui est intéressant en cas de serrage entre brides plates). Ainsi que cela a pu apparaitre dans la description ci-dessus, la conception du joint de l'invention est particulièrement simple et d'un montage élémentaire, ce qui est propice à une réalisation en grande série, et ce même pour des diamètres faibles. il va de soi que l'invention n'est nullement limitée aux exemples qui en ont été donnés à titre purement illustratif, mais comprend toute variante reprenant avec des moyens équivalents la définition figurant aux revendications. REVENDICATIONS 1/ Joint d'étanchéité annulaire destiné à être serré entre deux brides, caractérisé par le fait qu'il est essentiellement constitué par un ensemble métallique d'étanchéité connu en soi et formé d'un ressort spiral à spires jointives logé dans une fourrure à section en forme de C, une couronne essentiellement rigide entourant l'ensemble métallique selon un plan sensiblement équatorial, ladite couronne étant réalisée selon au moins deux portions complémentaires et présentant un bord intérieur concave d'appui pour ledit ensemble métallique, et une bague d'étanchéité torique en élastomère entourant la couronne selon un bord extérieur concave de celle-ci, la tenue mécanique de l'ensemble étant assurée par ladite bague montée en extension autour de ladite couronne. 2/ Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la couronne présente une épaisseur correspondant sensiblement à l'écrasement maximum autorisé par l'ensemble métallique d'étanchéité. 3/ Joint d'étanchéité annulaire selon l'une des revendications 1 et 2, carao- térisé par le fait que les portions complémentaires formant la couronne présentent des bords en regard emboîtés 4/ Joint d'étanchéité annulaire selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la couronne présente au moins un orifice la traversant en vue d'une détection de fuites au moyen d'un dispositif de prise de vide connu en soi incorporé dans l'une des brides de serrage. 5/ Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'une pluralité d'orifices sensiblement parallèles à l'axe du joint sont prévus selon une disposition circulaire régulière. 6/ Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la couronne présente sur l'une au moins de ses deux faces libres une rainure circulaire raccordant les orifices. 7/ Joint d'étanchéité annulaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une bague extérieure rigide de frettage entourant directement et sensiblement selon un plan équatorial la bague d'étanchéité torique en élastomère.