Brevet FR2497907A1 — publié le 19820716

La présente invention a pour objet un joint d'étanchéité annulaire. Elle concerne plus particulièrement, quoique non exclusivdment,la réalisation de Joints qui assurent l'étanchéité dynamique entre un piston et un cylindre, ou entre un guide de tige et une tige de piston coulissante dans ce guide, et qui séparent deux enceintes dans lesquelles règnent des pressions différentes. Les Joints d'étanchéité de ce genre sont communément constitués de divers éléments annulaires Juxtapo6és,réa- lisés dans des matières distinctes ayant des propriétés adaptées aux fonctions que chacun des éléments constitutifs doit remplir. Ces éléments sont soit des pièces indépendantes simplement accolées,soit des éléments mou- lés ensemble ou collés les uns aux autres, auquel cas leur réunion donne des Joints composites " monobloc". Dans tous les cas, le fluide à étancher est en contact avec chacun des éléments constitutifs du Joint,lesquels apparaissent tous à la surface du Joint. Cette conception actuelle comporte des inconvE- nients,notateent dans le cas de Joints d'étanchéité comprenant un élément annulaire dit"bourrage "réalisé en une première matière dont les iractéristiques mécaniques sont mises à profit pour presser un élément actif, muni d'au moins une lèvre d'étanchéité et/ou de raclage, et réalisé en une seconde matière choisie pour ses caractéristiques de frottement et de résistance à l'extrusion, ainsi que pour ses propriétés de résistance à l'attaque chimique par le fluide à étancher.Le bourrage doit, autant que possible,êtreréalisé en une matière du genre caoutchouc,possédant une très bonne " rémanence élastique n C ",c'est-à-dire re- trouvant ses dimensions initiales après compression; une telle matière possède généralement une faible dure té, d'où un risque d'extrusion par des pièces ou parties mécaniques en contact avec le Joint,notamment des pièces ou parties mobiles relativement au Joint.Par ailleurs, la résistance de ce genre de matière aux agressions chimiques ne peut etre obtenue qu'au prix d'une augmentation du coat de fabrication et, souvent,d'une réduction de ses qualités mécaniques principalement recherchées La présente invention vise à remédier a' ces inconvénients, en fournissant une strueture de Joint différente, dans laquelle l'élément tel que bourrage n'est plus en contact avec le fluide à étancher ou avec des pièces ou parties xécaniques. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un joint d'étanchéité annulaire, dans lequel un élément annulaire réalisé dans une première aatire,et destiné à venir en contact avec le fluide à étancher et avec les surfaces rigides, fixes ou mobiles, entre lesquelles le joint doit réaliser 1'étancheit*,enterve complètement au moins un autre élément annulaire,réali- sé dans une seconde matière choisie pour ses czractéris- tiques mécaniquesa Le premier élément annulaire,constituant la partie extérieure du Joint, est réalisé de préférence en une matière ,telle que polyuréthane, polyamide, polyoléfine ou élastomère polyester, possédant une bonne résistance à la friction, à l'extrusion et à l'attaque chimique du fluide à étancher, mais pouvant posséder de moindres qualités de rémanence élastiqua,qui sont compensées par le choix du matériau de l'élément interne, lequel est réalisable par exemple en caoutchouc naturel, bon marché et dont les caractéristiques mécaniques sont exception- nelles.Ce dernier élément étant entièrement noyé à l'intérieur du premier, il n'est plus besoin de se préoc- cuper de sa résistance à la friction ou à l'extrusion, ou encore de sa résistance aux agressions chimiques. Le joint a'étanchéité selon l'invention bénéficie ainsi des caractéristiques avantageuses des matières de ses deux éléments, sans en comporter les inconvénients L'élément interne peut atre un tors, ou un élément annulaire de section elliptique,oblongue,rectangulaire, trapézotdale ou autre forme polyonale.Dans le cas d'un joint ayant une dimension axiale importante,rela tienent à son épaisseur,deux ou plusieurs éléments internes peuvent être noyés dans le même élément externe, et convenablement répartis sur toute la longueur du Joint. Enfin, la conception nême du Joint d'étanchéité objet de l'invention résoud la question de l'assemblage des différents éléments constitutifs du Joint en une structure monobloc.Il n'est cependant pas exclu de rapporter un élément supplémentaire,tel que bague anti extrasion, sur un joint de base formé de deux éléments dont l'un est noyé dans l'autre. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'esem- ples non limitatifs, quelques formes d'exécution de ce joint d'étanchéité annulaires Figure 1 est une vue, en demi-coupe, d'un Joint d'étanchéité à simple effet selon l'invention,de forme très simple; Figure 2 est une vue, en demi-coupes d'un autre joint d'étanchéité à simple effet selon l'invention,de forme plus complexe; Figures 3 et 4 sont des vues, en demi-coupe,reprE- sentant encore deux autres Joints d'étanchéité à simple effet selon l'invention, de longueur importante;; Figures 5 à 8 sont des vues, en demi-coupe, de divers joints d'étanchéité à double effet,téalisEs conformément à l'invention,avec des éléments internes de formes diverses. Sur la figure 1 est représenté un Joint d'étanchéi- té annulaire à simple efret,composE d'un élément annulaire externe 1 réalisé en une première matière, et d'un élément annulaire interne 2 réalisé en une seconde matière. L'élément externe 1, qui vient en contact avec le fluide à étancher et avec les surfaces entre lesquelles le joint doit réaliser l'étanchéité,comprend sur sa face extérieure une zone d'étanchéité statique 3, et sur sa face intérieure une livre d'étanchéité dynami- que 4. Compte tenu des fonctions qu'il assure,l'élésent externe 1 est avantageusement réalisé en polyuréthane, polyamide, polyoléfine ou élastonère polyester. Le talon 5 de cet élément externe 1 peut porter une bague antiextrusion 6, réalisée notauent en résine acétal. Quant à l'élément interne 2,entièrerent noyé dans l'élément externe 1, il présente ici une forme torique, et peut être réalisé notamment en caoutchouc naturel, ou en élastomère à base de caoutchouc naturel ou synthétique. Cet élément interne 2 joue le rtle d'un bourrage,pressant élastiquement la zone d'étanchéité statique 3 et la lèvre d'étanchéité dynamique 4 de l'élément externe 1 contre les surfaces rigides correspondantes, fixes ou mobiles, et assurant une répartition des pressions. La figure 2 représente un joint d'étanchéité à simple effet, réalisé suivant le *e principe mais de forme plus complexe. L'élément externe 1 comprend comme précédemment sur sa face extérieure une zone d'étanchéité statique 4 ,tandis que sur sa face inté- rieure sont formées deux lèvres filiformes 7 pour l'essuyage, ainsi qu'une lèvre 8 de raclage des impure- tés, avec contact élargi 9 pour la résistance à l'usure. L'élément interne 2 est soit torique,soit de section elliptique comme indiqué en pointillés. Les figures 3 et 4 représentent deux autres joints d'étanchEit à simple effet,dont la face intérieure comporte des livres multiples 10, ces joints ayant une dimension axiale importante,relativement à leur épaisseur. Compte tenu de ce rapport de dimensions, l'élément interne 2 possède une section oblongue dans le cas de la figure 3. En variante,comme le montre la figure 4, deux éléments internes toriques 2 et 2' sont noyés dans l'élément externe 1. Sur la figure 5 est représenté un joint d'étan cherté à double effet, composé lui aussi, selon le principe de la présente invention, d'un élément externe 1 réalisé en une première matière,qui enferme cosplO- tement un élément interne 2 réalisé en une seconde matière. La face extérieure de l'élément externe 1 forme un bourrelet médian 11,venant au contact d'une surface rigide.Les deux talons symétriques 5 et 5' de cet élément externe 1 peuvent porter des bagues antiextrusion, respectivement 6 et 6'. L'élément interne 2 est soit torique,soit de section elliptique comme indiqué en pointillés. La figure 6 montre une variante de ce joint d'étan- chéitd à double effet, dans laquelle l'élément externe 1 comporte, sur sa face extérieure,une lèvre médiane 12.Cette figure 6 illustre aussi, en pointillés,la possibilité de noyer,dans l'élément externe 1,un élé- ment interne 2 de section polygonale,correspondant plus ou moins exactement à la forme d'ensemble du joint. Enfin, les figures 7 et 8,sur lesquelles les maies repères désignent les parties déjà décrites précédes- ment,montrent deux autres variantes de joints d'étan chéité à double effet,avec des éléments internes 2 de section trepézoSdale. Dans le cas de la figure 7, la grande base de la section trapézoidale se situe du côté de la face extérieure de l'élément externe 1, alors que dans le cas de la figure 8, elle se situe du côté de la face intérieure de l'élément 1.Cette forme trapézoTdale est avantageuse pour le maintien de l'élément interne 2 dans la matière de l'élément externe 1 (que l'on est obligé de surmouler en deux étapes). Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce joint d'étanchéi té annulaire qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples; elle en embrasse t au contraire,toutos les variantes de réalisation et d'application fondés sur le même principe, quels qu'en soient les détails.C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention -en modifiant les formes de 1' élément externe 1, sui- vant les fonctions å réaliser : étanchéité,guidage, essuyage ou raclage, en toutes combinaisons - en modifiant la section de l'élément interne 2,suivant le mode de fabrication retenu et en fonction des caractéristiques recherchées pour le Joint; -en changeant les matières constitutives des éléments externe 1 et interne 2, les matières indiquées dans la description ne l'étant évidemment qu'à titre d'exem- ples; -en complétant le joint par des bagues anti-extrusion ou des bagues de guidage rapportées, ou en supprimant au contraire ces bagues. -REVENDICATIONS- 1.- Joint d'éanchéité annulaire, et plus particulièrement Joint composite assurant l'étanchéité dynamique entre un piston et un cylindre, ou entre un guide de tige et une tige de piston coulissante dans ce guide, et séparant deux enceintes dans lesquelles règnent des pressions différentes, caractérisé en ce qu'un élément annulaire (1) réalisé dans une première matière, et destiné à venir en contact avec le fluide à étancher et avec les surfaces rigides, fixes ou mobiles,entre lesquelles le Joint doit réaliser l'étanchéité,enferme complètement au moins un autre élément annulaire(2), réalisé dans une seconde matière choisie pour ses caractéristiques mécaniques. 2.- Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 1,caractérisé en ce que le premier élément annulaire (1) est réalisé en une matière,telle que polyuréthane, polyamide, polyoléfine ou élastomère polyester, possédant une bonne résistance à la friction, à l'extrusion et à l'attaque chimique du fluide à étancher,tandis que l'élément interne (2), noyé dans le précédent,est réalisé en une matière telle que caoutchouc naturel, possédant une très bonne " rémanence élastique ". 3.- Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 7 ou 2, caractérisé en ce que l'élément interne(a), noyé dans l'éle'ment externe cri), est torique ou de section elliptique. 4.- Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément interne (2), noyé dans l'élément externe (1), est de section polygonale,notamment trapézoidale. 5.- Joint d'étanchéité annulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce qu'il comprend deux ou plusieurs éléments annulaires internes (2,2'),noyés dans l'élément externe(1) et répartis sur la longueur du Joint.