Brevet FR2497905A2 — publié le 19820716

FR 2497905 A2 19820716 FR 8100460 A 19810113 La présente invention concerne un perfectionnement au double joint torique flexible selon le brevet princi- pal, c'est-à-dire composé de deux structures de joint torique liées par une membrane souple, à savoir, un joint assurant une étanchéité statique et l'autre une étanchéité dynamique entre l'amont et l'aval de l'obturateur. Ce double joint torique fait également intervenir un anneau de réaction associé à la structure de joint assurant l'étanchéité dynamique. Cet anneau de réaction est plus particulièrement destiné à reprendre les efforts de compression du siège d'étanchéité, par exemple la tranche du papillon dans le cas d'un robinet à papilloneet à assurer une répartition homogène des pressions de contact sur toute la circonférence (autocentrage du joint). Cet anneau de réaction est monté serré radialement sur la structure de joint assurant l'étanchéité dynamique et flottant pour assurer l'autocentrage de cette structure de joint sur le siège d'étanchéité (tranche du papillon). On rappelle que dans le mode de réalisation décrit dans le brevet principal, la susdite membrane souple consiste en une pièce torique, de section de révolution présentant une section sensiblement en forme de C dont les extrémités viennent en retour sur les deux struc- tures de joint, et dont l'me présente une pliure en forme de V. Selon un tel montage, les deux structures de joint se trouvent donc situées d'un même côté de l'âme de la membrane et sensiblement tangentes par rapport à celle-ci. Le double joint précédemment défini permet d'obtenir d'excellents résultats notamment dans le cas d'obturateurs tels que des robinets à papillon. Dans cette dernière application le double joint peut être disposé dans une cavité annulaire formée entre le flanc latéral du corps du robinet et une bride fixée sur ledit flanc, au moyen de goujons de serrage, cette cavité débouchant dans la chambre intérieure du corps du robinet. Dans le fond de la cavité est ménagée une gorge -2- annulaire formée par un étagement d'alésage de la bride et par le flanc latéral du corps du robinet. Cette gorge reçoit la première structure de joint torique et forme avec elle la première étanchéité statique, la pression d'étanchéité étant obtenue par serrage de ladite bride sur le corps du robinet au moyen des susdits goujons. Sur le flanc latéral du corps du robinet est en outre prévu un évidement circulaire dans lequel vient se disposer la pliure en V de la susdite membrane. Un tel montage nécessite donc notamment d'une part, la réalisation d'une bride de forme relativement complexe, venant se fixer sur le corps du robinet et, d'autre part, des usinages précis sur le flanc latéral du robinet. L'invention a donc pour but la réalisation d'un double joint torique flexible, de principe identique à celui décrit dans le brevet principal, mais conformé de manière à simplifier considérablement Iléxécution des pièces de fixation. Pour parvenir à ces résultats le double joint toririque flexible selon l'invention comprend, de la façon décrite dans la revendication 1 du brevet principal, une première et une seconde structures de joint torique respectivement destinées à assurer une étanchéité statique et une étan- chéité dynamique, un anneau de réaction destiné à reprendre les efforts de compression du siège d'étanchéité et à assurer une répartition homogène des pressions de contact sur toute la circonférence, cet anneau de réaction étant mon- té serré radialement sur la seconde structure de joint, et flottant avec celle-ci pour assurer l'autocentrage de cette se- conde structure de joint sur le siège d'étanchéité, et une membrane étanche présentant au moins une partie déformable élastiquement, cette membrane reliant les deux structures de joint et les recouvrant au moins en partie, ledit double joint torique étant caractérisé en ce que les deux structures de joint sont situées de part et d'autre de l'âme de la membrane comprise entre les deux structures de joint. Selon une forme de réalisation de l'invention, la susdite membrane présente une section sensiblement en forme de S avec, dans la partie médiane, qui forme l'âme, une nervuration par exemple semi-circulaire ou en forme de V, qui constitue au moins en partie l'élément défor- mable élastiquement de la membrane servant à l'auto- centrage de la deuxième structure de joint. L'invention a également pour objet un ensemble de dispositions permettant d'obtenir un montage simplifié d'un double joint dans un obturateur tel qu'un robinet à papillon comprenant d'une part un corps dans lequel est réalisé un alésage central à un ou plusieurs niveaux muni d'un épaulement d'alésage qui présente d'un côté un flanc au moins en partie conoide, et, de l'autre côté, un flanc abrupt de préférence situé dans un plan perpendiculaire à l'axe dudit alésage, et, d'autre part, un organe d'obturation tel que, par exemple, un papillon monté pivotant dans ledit corps et dont la tranche (siège d'étanchéité) vient en contact en fin de course d'obtura- tion, sur la seconde structure de joint, au terme d'un déplacement tangent ou parallèle à l'axe principal dudit siège. Il est à noter que l'invention prévoit également la possibilité d'un montage inverse à celui précedemment décrit. Dans un tel montage inverse le siège d'étanchéité consiste alors en une surface conolde prév..dans l'alésage du corps du robinet et le double joint torique flexible se trouve monté au niveau de la tranche du papillon. Selon une autre caractéristique de l'invention, le susdit ensemble de dispositions fait intervenir, - d'une part, réalisées sur le susdit flanc abrupt, deux gorges annulaires, à savoir, une gorge à parois laté- rales obliques destinée à recevoir la première structure de joint, et une gorge dans laquelle s'engage la nervu- ration de la membranne étanche, et - d'autre part, une pièce annulaire de diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre de l'alésage du k-4 corps, et s'engageant dans celui-ci, coté flanc abrupt, cette pièce présentant d'un côte une face étagée à au moins deux niveaux, dont l'une des surfaces, en forme de couronne, est destinée à venir comprimer la première structure de joint torique, et dont Vautre surface délimite avec ledit flanc abrupt, une cavité annulaire dans laquelle se trouvent logés, flottants, 'anneau de réaction ainsi que, partiellement, la deuxième structurede joint, - des moyens étant en outre prévus pour exercer sur la pièce annulaire, un effort axial en direction dudit flanc abrupt pour écraser la première structure de joint de manière à obtenir la susdite étanchéité statique. Des modes de réalisation de I'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels, la figure 1 représente, en coupe transversale un double joint torique flexible, avec anneau de réaction la figure 2 est une perspective schématique avec écorchés partiels du double Joint représenté figure 1, la figure 3 représente, en coupe axiale, un robinet à papillon équipée d'un double Joint torique, situé dans le corps du robinet la figure 4 est une vue à plus grande échelle du détail A de la figure 3. Comme précédemment mentionné, le double joint 1 selon l'invention comprend deux structures de joint 2,3 compor- tant chacune un ressort hélicoïdal 4,5 au moins en partie recouvert d'une enveloppe primaire 6,7 à section sen- siblement circulaire, la structure de joint 2 étant destinée à assurer l'étanchéité statique et la structure de joint 3 servant à assurer ltétanchéité dynamique. Ces deux structures de joint 2,3 sont reliées l'une à l'autre par une membrane d'étanchéité 8 consistant en une pièce torique de section sensiblement en forme de S dont les extrémités 9, 10 viennent envelopper au moins on partie les deux structures de joint 2,3 pour en former les enveloppes d'étanchéité, et dont la partie intermédiaire -5- 11 présente une nervuration semi-circulaire 12, jouant le rôle d'elément élastique assurant la souplesse de l'autocentrage de la structure de joint 3. Dans l'exemple représenté figures 1 et 2, la membrane d'étanchéité 8 enveloppe la structure de joint 3 puis vient doubler (portion 13) la partie médiane 11. L'anneau de réaction 14, de section sensiblement rectangulaire, vient porter par sa face cylindrique inter- ne 15 contre la structure de joint 3. Ainsi, la structure de joint 3 se trouve retenue du côté opposé à celui o elle vient en contact de la portée d'étanchéité qui lui est associee, par l'anneau de réaction 14, l'ensemble formé par la structure de joint 3 et l'anneau de réaction 14 pouvant se déplacer en bloc pour s'autocentrer sur la portée d'étanchéité. Avec référence aux figures 3 et 4, le robinet à papillon dans lequel se trouve monté le double joint précédemment décrit comprend: d'une part, un corps 16 à alésage central17 muni d'un épaulement d'alésage 18 qui présente un flanc abrupt situé dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'alésage 17, et d'autre part, un papillon 21 monté pivotant dans ledit corps 16 (axes 22, 23) qui est destiné à venir porter, en fin de course d'obturation, sur la structure de joint dynamique 3, au terme d'un déplacement tangent ou parallèle à l'axe principal du siège. Sur le flanc abrupt 20 de l'épaulement d'alésage 18 sont ménagées deux gorges circulaires coaxiales, à savoir, une gorge 25 à parois latérales obliques section conique destinée à recevoir la structure de joint 2, et une gorge 26 dans laquelle vient s'engager la nervuration 12 de la membrane étanche Si. Ces deux gorges circulaires coaxiales 25, 26 ont des fonctions différentes: - la gorge 25, de section conique, qui est destinée a recevoir le joint statique, doit être réalisée avec -6- précision; - la gorge 26 qui sert de dégagement pour loger la souplesse de la membrane 8, ne nécessite pas de précision d'usinage (jeu important pour permettre le débattement de la souplesse). Dans l'alésage 17 du corps 16, coté flanc abrupt , viennent succesivement s'engager une pièce annulaire 27 de maintien du double-joint 1, ainsi qu'une rondelle de fixation et de serrage 28, ces deux pièces présentant un diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre dudit alésage 17. La pièce annulaire 27 présente une section sensible- ment en forme de L, c'est-à-dire comprenant du c8té dudit flanc abrupt 20 une face frontale étagée à deux niveaux dont l'une des deux surfaces 29, en forme de cou- ronne, est destiné à venir comprimer la structure de joint 2 et dont l'autre surface 30, délimite avec le flanc abrupt 20 une cavité annulaire 31 dans laquelle se trouvent logés l'anneau de réaction 14 ainsi que la structure de joint 3 qui dépasse légèrement à l'extérieur de ladite cavité 31. La rondelle de fixation et de serrage 28 présente une section sensiblement rectangulaire dont l'une des régions angulaires 32 adjacente àl'alésage 17 du corps 16 et située du côté opposé au flanc abrupt 20 est chanfreinée. Cette rondelle de fixation 28 est munie d'une série de perçages taraudés 33 parallèles à son axe et uniformément répartis. Dans ces perçages 33 viennent se visser des vis sans tête 34 dont les extrémités plates viennent porter sur la face frontale 35 de la pièce annulaire 27, du cité opposé à la face étagée 29, 30. La rondelle de fixation 28 se trouve axialement retenue au niveau du chanfrein 32 au moyen d'un jonc 36 s'engageant dans une rainure 37 ménagée dans l'alésage 17 du corps 16. Le serrage de la pièce annulaire 27 contre le flanc abrupt 20 du siège s'obtient donc par vissage des vis 34. Bien entendu ce serrage provoque la compression de la structure de joint 2 dans son logement (gorge 25). Il est -7- à noter que l'effort de serrage de la structure de joint statique 2 est diminué en raison de la forme conique de la gorge 25 ménagée dans le corps 1 et que cette disposition présente également l'avantage d'obtenir une double étanchéité (une étanchéité par face oblique). Il convient de noter qu'en plus des avantages précé- demment mentionnés, la conformation particulière du double joint 1 permet d'éviter que la partie de la membrane 8 enveloppant la structure de joint 3 ne puisse s'ouvrir. En effet l'anneau de réaction 14 interdit tout glis- sement de la partie 13 de la membrane 8 venant en retour sur la partie intermédiaire 11. Le double joint précédemment décrit permet d'obtenir d'excellents résultats pour les hautes et basses températures de service. Dans ce cas comme d'ailleurs pour de nombreuses autres applications il peut être réalisé entièrement métalli- que. Ainsi, à titre d'exemple, les ressorts hélicoidaux 4,5 peuvent être réalisés en inconel, les enveloppes primaires b, 7 et la membrane d'étanchéité en cuivre. En outre, la structure de joint dynamique 3 peut comprendre un un anneau limiteur d'écrasement 39, disposé à l'intérieur du ressort hélicoldal, cet anneau pouvant être réalisé en acier inoxydable. -8_ REVENDICATlONS 1.- Double joint torique flexible comprenant de la façon décrite dans la revendication 1 du brevet principal, une première et une seconde structures de joint torique 2, 3 respectivement destinées à assurer une étanchéité statique et une étanchéité dynamnique, un wnmeau de réaction destiné à reprendre les efforts de compression du siège d'étanchéité et à assurer une répartition homogène des pressions de contact sur toute la circonférence, cet anneau de réaction étant monté serré radialement sur la seconde structure de joint et flottant pour assurer liautocentrage de cette seconde structure de joint sur le siège d'étanchéité, et une membrane étanche 8 présentant au moins une partie déformable élastiquement, cette membrane 8 reliant les deux structures de joint 2, 3 et les recouvrant au moins en partie, ledit double joint torique étant caractérLsé en ce que les deux structures de joint 2,) sont situées de part et d'autre de l'âme 11 de la membrane 8 reliant les deux structures de joint 2, 3. 2.- Double joint torique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la susdite membrane 8 présente une section sensiblement en forme de S avec, dans la partie médiane qui forme l'tme, une nervuration 12 par exemple semi-circulaire ou en forme de Vs qui constitue au moins en partie l'élément déformable élastiquement de la membrane 8. 3.- Double joint torique flexible selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la membrane 8 enveloppe la structure de joint 3 puis vient doubler au moins partiellement la partie médiane de ladite membraae 8. 4.- Double joint torique flexible selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est partiellement ou en totalité métallique. 5.- Double joint torique flexible selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il peut être monté sur le corps ou sur l'obturateur d'un robinet à papillon. 6.Ensemble de dispositions permettant un montage simplifié d'un double joint torique flexible selon l'une - 9 - des revendications précédentes dans un obturateur tel qu'un robinet à papillon comprenant d'une part un corps 16 dans lequel est réalisé un alésage central 17 à un ou plusieurs niveaux muni d'un épaulement d'alésage 18 qui présente d'un côté un flanc abrupt 20 de préférence situé dans un plan perpendiculaire à]'axe dudit alésage 17, et, d'autre pari un organe d'obturation tel que, par exemple, un papil- lon 21 monté pivotant dans ledit corps et destiné à venir porteur, en fin de course d'obturation, sur la structure de joint 3, au terme d'un déplacement tangent ou paral- lèle à l'axe principal dudit siège, caractérisé en ce qu'il comprend: d'une part, réalisées sur le susdit flanc abrupt 20, deux gorges annulaires, à savoir, une gorge à parois latérales obliques 25 destinée à recevoir la première struc- ture de joint 2, et une gorge 26 dans laquelle s'engage la nervuration 12 de la membrane étanche 8, et - d'autre parts une pièce annulaire 27 de diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre de l'alésage 17 du corps 16, et s'engageant dans celui-ci, côté flanc abrupt 20, cette pièce étant destinée à venir comprimer la première structure de joint torique 2, et à délimiter avec ledit flanc abrupt 20, une cavité annulaire 31 dans laquelle se trouvent logées l'anneau de réaction 14 ainsi que, partiellement, la deuxième structure de joint 3, - des moyens étant en outre prévus pour exercer sur ladite pièce annulaire, un effort axial en direction dudit flanc abrupt 20 et pour la bloquer en position dans l'alé- sage 17 du corps 16.