Brevet FR2474633A1 — publié le 19810731

La présente invention concerne un élément d'étanchéité destiné plus particulièrement à réaliser l'étanchéité entre un piston de sou- pape et un corps de soupape, au moyen de joints toriques disposés à distance les uns des autres, ces joints prenant appui et étant mainte- nus par des bagues d'appui. Pour réaliser l'étanchéité entre les pistons de soupapes et les corps de soupapes, on utilise des joints assurant l'étanchéité inter- ne, soit par exemple des joints toriques à section en T. Il faut fréquemment dans de telles soupapes plusieurs étanchéités ou joints toriques qui doivent être diposés axialement à distances les uns des autres. Pour maintenir et fournir les surfaces d'appui à ces joints toriques, il faut non seulement des bagues d'appui, mais aussi des bagues d'écartement pour, d'une part, protéger les joints toriques contre des déformations inadmissibles et, d'autre part, pour pouvoir les installer et les maintenir à des distances axiales préréglées. Les éléments d'étanchéité, avec joints toriques assurant l'étan- chéité interne, connus jusqu'ici, comprenaient une pluralité de par- ties individuelles dont le montage et le démontage demandaient beau- coup de temps et d'outillage. Un objet de l'invention consiste à prévoir un élément d'étan- chéité du type mentionné ci-dessus qui soit montable et démontable plus simplement et plus rapidement, ainsi que facilement remplaçable et adaptable à des longueurs de pistons de soupapes différentes. Suivant une caractéristique de l'invention, il est prévu un élé- ment d'étanchéité qui comprend une pluralité de bagues d'appui compor- tant des joints toriques adéquats, lesdites bagues d'appui étant re- liées pour former l'élément en un seul bloc. Cet élément d'étanchéité formant une unité complète peut, en bloc, rapidement et sans problème être monté et démonté, ou encore remplacé. En utilisant plus ou moins de bagues d'appui et des joints correspondants, on peut l'adapter à des longueurs de pistons de soupape différentes ou à des soupapes différentes. A cet effet, chaque bague d'appui comporte sur une première face frontale au moins un ergot en saillie dans le sens longitudinal et sur son autre face frontale dans la même direction, au moins une corne en saillie, de manière qu'à l'assemblage des bagues d'appui, les ergots d'une bague d'appui s' accrochent derrière les cornes de la bague d'appui voisine et s'y verrouillent. De préférence, sur chaque face frontale d'une bague d'appui, on prévoit deux paires, diamétralement opposées, d'ergots ou de cornes. De préférence, une bague d'appui comprend une partie annulaire portant les ergots et une partie annulaire portant les cornes, ces deux parties étant reliées par, par exemple, deux entretoises longitu-. dinales diamétralement opposées, qui sont situées dans des zones angu- lairement décalées par rapport aux zones occupées par les ergots et - les cornes. La partie annulaire portant les cornes présente entre les deux cornes de chaque paire un trou par lequel les ergots de la bague d'appui voisine peuvent être introduits. Suivant une autre caractéristique, l'élément d'étanchéité com- porte à chacun de ses deux bouts une bague d'extrémité qui présente sur sa première face frontale des ergots en saillie qui s'accrochent derrière les cornes de la bague d'appui voisine et s'y verrouillent. L'élément d'étanchéité peut être par exemple symétrique par rap- port à un plan perpendiculaire à son axe longitudinal. A cet effet, deux bagues d'appui et/ou bagues d'extrémité dont les ergots sont orientés en sens inverse, sont reliées par une bague de liaison qui comporte sur ses deux faces frontales des cornes orientées vers l'intérieur en sens inverse et dans lesquelles s'accrochent et se verrouillent les ergots des bagues d'appui ou d'extrémité. Suivant une autre caractéristique, chaque bague. d'appui et chaque bague d'extrémité comprend un épaulement annulaire qui s'insè- re en se centrant dans un évidement annulaire correspondant du fond de la face frontale de la bague d'appui voisine. Un joint torique à section en T et un joint torique à section en 0 forment ensemble un groupe d'étanchéité, l'épaulement annulaire servant de préférence de surface d'appui interne au joint torique à section en 0 et externe au joint torique à section en T. De plus, ledit épaulement sert à définir la distance axiale entre les bagues d'appui ou entre elles et les bagues d'extrémité. De préférence, les bagues d'appui, d'extrémité et de liaison sont en une matière plastique appropriée ayant une élasticité suf- fisante. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ain- si que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la des- cription suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un élément d'étanchéité, suivant l'invention, formé d'une pluralité de bagues d'appui et de joints toriques, la Fig. 2 est une vue en coupe transversale de l'élément de la Fig. 1, suivant la ligne II-II de celle-ci, la Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale de l'élément de la Fig. 1, mais suivant un plan de coupe décalé de 900 par rapport à celui de la Fig. 1, la Fig. 4 est une vue en coupe longitudinale d'une bague d'appui, la Fig. 5 est une vue de bout de la bague de la Fig. 4, la Fig. 6 est une vue en coupe longitudinale de la bague de la Fig. 4, mais suivant un plan de coupe décalé de 900 par rapport à celui de la Fig. 4, la Fig. 7 est une vue en coupe longitudinale d'une bague d'extrémité, la Fig. 8 est une vue de bout de la bague de la Fig. 7, la Fig. 9 est une vue en coupe longitudinale de la bague de la Fig. 7, mais suivant un plan de coupe décalé de 90 par rapport à celui de la Fig. 7, la Fig. 10 est une vue en coupe longitudinale d'une bague de liaison, la Fig. Il est une vue en coupe longitudinale de la bague de la Fig. 10, mais suivant un plan de coupe décalé de 90 par rapport à celui de la Fig. 10, la Fig. 12 est une vue de bout de la bague de la Fig. 10, la Fig. 13 est une vue en coupe longitudinale, à plus grande échelle, montrant comment sont supportés et maintenus un joint tori- que à section en O et un joint torique à section en T, et la Fig. 14 est une vue en coupe d'un élément suivant la Fig. 3 monté dans un corps de soupape. La Fig. 1 montre, en coupe longitudinale, un élément d'étanché- ité ou une cartouche de garniture qui comprend une pluralité de bagues d'appui 16, deux bagues d'extrémité 18 et une bague de liaison 20. Les bagues, comme on le décrira ci-dessous en détail, sont accrochées les unes aux autres par des systèmes d'assemblage à déclic et sont bloquées ensemble par ceux-ci pour former l'élément montré à la Fig. 1 de sorte que la pluralité de bagues d'appui et, éventuelle- ment les bagues d'extrémité et la bague de liaison avec les joints d'étanchéité, tels que les joints toriques à section en 0 12 et les joints toriques à section en T 14 forment un bloc unitaire, qui peut être, en bloc, monter dans un corps de soupape ou démonter de celui-ci, échanger, remplacer et stocker. En d'autres termes, les bagues d'appui, les bagues d'extrémité, les bagues de liaison et les joints toriques de la Fig. 1 forment un composant d'étanchéité complet qui peut être, en bloc, installé dans un corps de soupape (et peut aussi en être retirer en bloc), pour assurer l'étanchéité d'un piston à soupape par rapport au corps de soupape ou aux différents raccords. A la Fig. 14, un élément d'étanchéité 10, suivant les Figs. 1 et 2, est montré installé dans un corps de soupape 46, entre celui-ci et un piston de soupape axial 48 qui est mobile d'un c8té et de l'au- tre. Le corps de soupape 46 est-fermé à ses deux bouts par des capu- chons 50 et pourvu d'une pluralité de raccords 52 pour un fluide sous pression qui sont, comme montré, isolés les uns des autres par les groupes de joints qui chacun comprennent un joint torique à section en 0 et un joint torique à section en T. La Fig. 4 est une vue en coupe d'une bague d'appui 16. Comme le montre aussi la Fig. 6, il comprend une partie 34 et une partie 36, toutes deux de forme annulaire, qui sont reliées par deux entretoises longitudinales diamétralement opposées. Comme le montrent par exemple les Figs. 2 et 5, ces entretoises 32 n'occupent chacune qu'une partie de la circonférence de la bague 16 et ont chacune une section trans- versale pratiquement triangulaire, un côté du triangle étant formé par la surface externe de la bague. La partie 36 de la bague 16 comporte un épaulement annulaire coaxial 30 et de cet épaulement partent dans la direction longitudi- nale deux paires d'ergots 22 diamétralement opposées comme le montre, en particulier la Fig. 4. Les ergots 22 d'une paire sont à une certaine distance l'un de l'autre sur la circonférence et présentent des pointes en forme de coins orientées en sens inverse. A partir de la surface interne de la partie 34, partent deux paires d'ergots 26, diamétralement opposées dont les formes sont re- connaissables, en particulier à la Fig. 4. Comme le montre les dessins ces cornes 26 sont dirigées dans le même sens longitudinal que les ergots 22 et sont alignées avec ceux-ci. La partie 34 de la bague 16 présente sur sa surface frontale ou sur son fond, un évidement annulaire 38 de faible profondeur dont le but sera décrit ci-dessous. De plus, la partie 34 comporte sur sa périphérie entre les cornes 26 d'une paire, un trou 40 à travers lequel sont accrochés les ergots 22 de la bague adjacente pour accoupler les bagues d'appui. La Fig. 6 montre, en coupe longitudina-. le, la bague 16, le plan de coupe étant décalé de 900 par rapport à celui de la Fig. 4. La Fig. 7 est une vue en coupe d'une bague d'extrémité 18 qui sert à fermer l'élément d'étanchéité de la Fig. 1 à ses deux bouts. Elle comporte, comme la bague 16, un épaulement annulaire 30 qui porte également deux paires d'ergots 22 qui sont identiques à ceux de la bague 16 et orientées de la même manière. La Fig. 9 est une vue en coupe longitudinale de la bague d'extrémité 18 de la Fig. 7, le plan de coupe étant décalé de 900 par rapport à celui de la Fig. 7. Les Figs. 10 à 12 montrent une bague de liaison. L'élément d'étanchéité 10 peut, à la demande, être constitué d'une pluralité de bagues d'appui 16, avec leurs joints d'étanchéité correspondants. Toutefois, il est constitué, de préférence, comme à la Fig. 1, o l'élément d'étanchéité est symétrique par rapport au plan transversal 2-2. On obtient cette disposition avec les deux bagues 16 de l'élément 10 disposées en sens inverse et une bague de liaison 20 placée entre les deux paires. A chacune des bagues d'appui interne 16 est accrochée une autre bague 16 qui est suivie d'une bague d'extrémité 18 qui forme l'un des bouts de l'élément d'étan- chéité 10. La Fig. 10 est une coupe longitudinale d'une bague de liaison , la Fig. Il est une coupe longitudinale de cette bague dont le plan de coupe est décalé de 900 par rapport à celui dela Fig. 10. La Fig. 12 est une vue-de face de la bague 20. La bague de liaison 20 comporte, comme une bague d'appui, deux parties annulaires 54 et 56 qui sont reliées par des entretoises lon- gitunales 32 diamétralement opposées. Les entretoises 32 sont, de préférence, identiques aux entretoises 32 des bagues d'appui. Comme elles, elles n'occupent, en des points diamétralement opposés, cha- cune qu'une portion de la circonférence de la bague de liaison et sont angulairement décalées par rapport aux points o les cornes 26 pénètrent. De même, les -entretoises 32 des bagues d'appui 16 sont angulairement décalées par rapport aux positions des cornes 26 et des ergots 22. Chaque partie 54 ou 56 comporte, sur sa surface frontale, qui fait face à l'autre partie, deux paires de cornes longitudinales 26 diamétralement opposées de manière que, comme le montre les Figs. 10 et 11, les cornes 26 sont dirigées vers l'intérieur les unes vers les autres. Il y a toutefois dans le sens longitudinal, une certaine dis- tance entre les paires de cornes pour permettre l'accrochage et l'en- cliquetage des ergots 22 des bagues d'appui adjacentes, comme le montre la Fig. 1. Angulairement, les paires de cornes 26 sont décalées de 900 par rapport aux entretoises 32 de même que les entretoises 32 des bagues d'appui 16 sont angulairement décalées de par rapport aux paires de cornes 26 et d'ergots 22. Sur chacune des deux faces frontales externes, la bague de liaison 20 comporte un alésage ou évidement annulaire complet 38 de faible profondeur, comme le montre la Fig. 10 en particulier. Les parties annulaires 54 et 56 présentent dans leurs zones externes, entre les cornes 26 d'une paire des trous longitudinaux à travers lesquels sont engagés les ergots 22 des bagues d'appui 16 adjacentes pour la réalisation de l'ensemble, comme le décrira ciaprès. La Fig. 13 est une coupe partielle à plus grande échelle de deux bagues d'appui 16 reliées ensemble dans laquelle n'apparaît pas la liaison à déclic qui est réalisée au moyen des ergots 22 et des cornes 26. Comme le montrent les dessins, l'épaulement annulaire 30 d'une bague d'appui 16 s'insère dans l'évidement annulaire 38 de l'autre bague d'appui de manière que la face frontale de l'épaulement 30 s'ap- plique au fond de l'évidement 38 et que la surface externe cylindri- que de l'épaulement 30 repose sur la surface interne cylindrique de 38 et soit ainsi centrée. Par l'insertion de l'épaulement 30 d'une bague d'appui 16 dans l'évidement 38 de l'autre bague d'appui 16, les deux bagues d'appui sont centrées l'une par rapport à l'autre. Etant donné la hauteur axiale ou largeur de l'épaulement 30, la distance axiale des deux bagues d'appui 16 est définie de manière qu'avec un choix variable de la largeur axiale de l'épaulement 30, on puisse obtenir une adapta- tion à des joints d'étanchéité 12 et 14 différents. Comme, ainsi que le montre la Fig. 13 le diamètre externe de l'épaulement 30 est plus petit que le diamètre externe de la bague d'appui 16, il se crée une gorge circulaire 62 dans laquelle se loge le joint torique à section en 0 12 lequel s'appuie à l'intérieur sur la surface externe cylindrique 58 de l'épaulement 30. Le joint torique à section en T 14 assurant l'étanchéité interne s'appuie vers l'extérieur contre la surface interne cylindri- que de l'épaulement 30 alors qu'il est maintenu axialement par les lèvres annulaires formées par les rebords 64 et 66. L'épaulement 30 sert d'appui à la partie interne du joint 12 et à la partie externe du joint 14, et défini la distance axiale entre les deux bagues d'appui voisines 16. De plus, il sert à centrer les deux bagues d'appui l'une par rapport à l'autre. Les différentes bagues sont assemblées comme suit. Dans une bague d'appui 16, comme le montre la Fig. 13, un joint torique 12 à section en 0 et un joint torique 14 à section en T sont placés, ce qui veut dire que le joint 12 est placé sur l'épaulement et le joint 14 dans ce dernier. Puis, une seconde bague d'appui 16 est reliée axialement à la première bague 16 déjà préparée, avec les deux paires d'ergots 22 introduites par les trous 40 entre les cornes 26 de l'autre bague, jusqu'à ce que les têtes ou pointes des ergots 22 d'une bague 16 agrafent les cornes 26 de l'autre bague 16 et s'y verrouillent, comme le montre la Fig. 1. Pour introduire les ergots 22 dans les trous 40, ils sont un peu comprimés l'un vers l'autre jusqu'à ce qu'ils soient libérés par les cornes 26 après quoi ils s'écartent élastiquement en reprenant leurs positions initiales. Ainsi, ils sont verrouillés aux cornes 26. Les bagues d'appui, ainsi que les bagues d'extrémité et la bague de liaison sont, à cet effet fabriquées en une matière plastique appropriée d'une élasticité suffi- sante ou avec des qualités de ressort suffisantes. La liaison d'une bague d'extrémité 18 avec une bague d'appui 16 s'effectue de la même manière; ce qui veut dire que les ergots 22 de la bague 18 sont introduits dans les trous 40 de la bague 16 voisine jusqu'à obtenir le verrouillage. On opère également de la même manière pour la liaison entre une bague d'appui 16 ou une bague d'extrémité 18 avec la bague de liaison 20. Dans ce cas pourtant, les deux bagues d'appui 16 sont rapprochées axialement des deux faces frontales de la bague de liaison 20, avec les joints 12 et 14 correspondants déjà posés sur les épaulements 30 des bagues d'appui respectives. Les ergots 22 de chacune des deux ba- gues 16 sont introduits dans les trous 40 correspondants de la bague de liaison 20 jusqu'à ce qu'ils s'accrochent et se verrouillent sur les cornes 26 de la bague de liaison 20, comme le montre la Fig. 1. Les ergots de ces deux bagues d'appui sont dans ce cas dirigés les uns vers les autres de manière à obtenir, comme le montre la Fig. 1, une structure symétrique pour l'élément d'étanchéité 10. Cet élément d'étanchéité 10 ainsi construit et assemblé, dans lequel tous les composants sont reliés les uns aux autres mécanique- ment, forme une unité commercialisable et stockable. Il peut, en bloc, être monté, démonté et remplacé. De plus, étant donné l'utilisa- tion de plus ou moins de bagues d'appui et de joints toriques, on peut l'adapter à des soupapes différentes ayant des longueurs diffé- rentes ou des canaux de raccordement en nombres différents. REVENDICATIONS 1) Elément d'étanchéité, en particulier pour l'étanchéité entre un piston de soupape et un corps de soupape, au moyen de joints tori- ques à distance les uns des autres dans la direction longitudinale, ces joints prenant appui et étant maintenus par des bagues d'appui, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de bagues d'appui (16) comportant des joints toriques adéquats (12, 14), lesdites bagues d'appui étant reliées pour former l'élément (10) en un seul bloc. 2) Elément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque bague d'appui comporte sur sa première face frontale au moins un ergot (22) en saillie dans le sens longitudinal et sur son autre face frontale dans la même direction au moins une corne (26) en sail- lie, de manière qu'à l'assemblage des bagues d'appui (16) les ergots (22) d'une bague d'appui s'accrochent derrière les cornes (26) de la bague d'appui.voisine et s'y verrouillent. 3) Elémient suivant la revendication 2, caractérisé en ce que, sur chaque face frontale d'une bague d'appui (16), on prévoit deux paires, diamétralement opposées, d'ergots (22) ou de cornes (26). 4) Elément suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une bague d'appui (16) comprend une partie annulaire (36) portant les ergots (22) et une partie annulaire (34) portant les cornes (26), ces deux parties (34, 36) étant reliées par deux entretoises longitudinales diamétralement opposées (32), qui sont situées dans des zones- angulaires décalées par rapport aux zones occupées par les ergots (22) et les cornes (26). 5) Elément suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la partie annulaire (34) portant les cornes (26) présente entre les deux cornes (26) de chaque paire un trou (40) par lequel les ergots (22) de la bague d'appui (16) voisine peuvent être introduits. 6) Elément suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte à chacun de ses bouts une bague d'extrémité (18) qui présente sur sa première face frontale des ergots (22) en saillie qui s'accrochent derrière les cornes (26) de la bague d'appui (16) voisine et s'y verrouillent. 7) Elément suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est symétrique par rapport à un plan perpendiculaire à son axe longitudinal. 8) Elément suivant la revendication 7, caractérisé en ce que deux bagues d'appui (16) et/ou bagues d'extrémité (18) dont les ergots (22) sont orientés en sens inverse, sont reliées par une bague de liaison (20) qui comporte sur ses deux faces frontales des cornes (26) orientées vers l'intérieur en sens inverse et dans lesquelles s'accrochent et se verrouillent les ergots (22) des bagues d'appui (16) et/ou d'extrémité (18). 9) Elément suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chaque bague d'appui (16) et chaque bague d'extrémité (18) comprend un épaulement annulaire (30) qui s'insère en se centrant dans une évidement annulaire (38) correspondant du fond de la face frontale de la bague d'appui (16) voisine. ) Elément suivant la revendication 9, dans lequel un joint torique à section en T et un joint torique à section en 0 forment ensemble un groupe d'étanchéité, caractérisé en ce que l'épaulement annulaire (30) sert de surface d'appui interne au joint torique à sec- tion en -0 et de surface d'appui externe au joint torique à section en T. 11) Elément suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'épaulement annulaire (30) sert à définir la distance axiale entre les bagues d'appui (16), ainsi qu'entre une bague d'appui (16) et une bague d'extrémité (18) ou entre une bague d'appui (16) et une bague de liaison (20). 12) Elément suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les bagues d'appui (16), d'extrémité (18) et de liaison (20) sont en matière plastique.