Brevet FR2502279A1 — publié le 19820924

L'invention se rapporte à un dispositif d'étan- chéité pour appareils de commIande pneumatiques et hydrau- liques tels que les pistons, tiroirs et soupapes, compre- nant une bagute d'étanchéité qui forme un joint étanche sur un élément de fermeture monté mobile en translation dans un corps. On utilise des dispositifs d'étanchéité de ce genre pour les pistons des cylindres de commande ou des vérins et également pour la formation de joints étanches à la pression sur d'autres éléments de machines à mouve- ment de translation tels que des organes obturateurs do soupapes, guides étanches à la pression et équivalents. Lorsque, par exemple, des distributeurs sont actionnés par des pistons sollicités imr un fluide sous pression, il est important dans do nombreux cas d'application de faire entrer en jeu des sections de pistons possédant des aires différentes pour la manoeuvre utile et la ma- noeuvre de retour. D'autres applications exigent au con- traire dos sections de piston identiques. Chaque cas né- cessite donc des sections de piston spécialement prévues Pour transformer un appareil complet en un appareil com- portant un piston d'un autre diamètre, il est nécessaire de monter un autre cylindre, avec son piston et ses ac- cessoires. L'invention vise à perfectionner les disposi- tifs d'étanchéité de telle manière qu'on puisse raodifier la surface sollicitée par la pression sans avoir liser d'autres éléments. L'invention consiste en ce qu'il est prévu, pour la bague d'étanchéité interposée entre le corps et l'télément de fermeturet deux butées dont l'une se tlrou- ve sur le corps et l'autre sur l'élément de fermeture. Lorsque l'élément de fermeture est chlarg6 par le fluide sous pression, la bague d'étanchéité s'applique contre une butéoe et ferme le Joint sur l'élément de fermeture au niveau de son bord inférieur et sur le corps au ni- 25022'79 veau de son bord extérieur. Lorsque la bague est bloquée contre le corps, seul l'élément de fermeture se déplace en réponse à la sollicitation de la pression et, la sur- face de section effective de l'élément de fermeture)2O- bile en translation correspond alors à la sutrface déli- mitée par la périphérie intérieure de la bague d'étan- chéité. Lorsque, au contraire, la baue d'étanchéité est appuyée contre la butée de l'élément de fermeture, elle se déplace avec ce dernier en réponse à la sollittatîio de la pression. Dans ce cas, la surface effective slli- citée par le fluicid sous pression est définie par la pé- riphérie extérieure de la bague d'étanchéité et corres- pond à la surface délimitée par cette périphérie extéri- eure. De cette façon, il est possible de modifier par des moyens simples la surface sollicitée par la pression qui est ddlimitée à joint étanche par la bague d'étan- chéité. Lorsque, par exemple,les deux butées de la ha- gue d'étanchéité sont dirigées l'une vers l'autre, c'est- à-dire lorsque la bague dtétanchéité bute contre l'une des butées dans l'un des sens du mouvement et contre l'au- tre butée dans l'autre sens du mouvement, l'aire de la surface effective de ltélément de fermeture qui est sol- licitée par la pression dépend du cSté de la bague d'é- tanchéité auquel le fluide sous pression est achemine. Toutefois, les butées peuvent encore.tre disposées de telle mani&ro que la bague d'étanchéité les rencontre toutes deux dans le mtrne sens de déplacement, auquel cas on peut faire en sorte, par deautros dispositions, que la bague d'étanchéité s'applique au choix contre l'une ou l'autre des butées. Suivant l'invention, pour facili- ter l'obtention de ce résultat, on peut disposer une bague d'appui, au moins dtun c8té de la bague d'tétanché- ité, entre cette bague et la butée terminale. Dans cette construction, on peut modifier la surface cde section ef- ficace de l'élément de fermeture grace à des bagues d'ap- pui qui présentent de préférence des configurations dif- férentes et que l'on peut omettre, interchanger ou retour- ner. Suivant une forme préférée de réalisation de l'invention, la bague d'appui est étagée sur sa périphé- rie extérieure et elle fait saillie radialement par un épaulement, à une seule de ses extrémités, jusque dans la région de la butée prévue contre le corps. Lorsque cette bague d'appui est montée de manière qu'elle porte contre la bague d'étanchéité par son épaulement mais que, à son autre extrémité, elle porte contre la butée de l'élément de fermetures la bague d'étanchéité se dépla- ce en translation conjointement avec l'élément de ferme- ture en réponse à une sollicitation de pression,de sorte que la surface plus grande délimitée par la périphérie extérieure de la bague d'étanchéité entre en Jeu. Si, au contraire, la bague d'appui est montée retournée de 1800, son épaulement bute contre la butée du bottier à un instant avancé en conséquence, la bague d'étanchéité reste alors immobile et l'élément de fermeture se dépla- ce seul sous l'influence du fluide sous pression. Dans ce cas, seule la surface plus petite de l'élément de fermeture entre en jeu. Ici, la longueur de l'épaulement de la bague d'appui correspond de préférence à la course de l'élément de fermeture. Lorsqu'il est prévu deux ba- gues d'appuit la bague d'étanchéité peut être bloquée contre la paroi intérieure du corps dans une position de montage comprise entre ces deux bagues d'appui. Suivant une autre forme de réalisation de l'in- vention, la bague dtétanchéité peut être logée dans une bague glissante munie do lèvres d'étanchéité prévues au niveau de sa périphérie intérieure et au niveau de sa périphérie extérieure et qui est en même temps réalisée sous la forme d'une bague d'appui. La bague d'étanchéi- té repousse les lèvres d'étanchéité radialement vers l'in- térieur et vers l'extérieur, ce qui garantit une bonne étanchéité. La bague glissante, qui peut 9tre composée d'une matière possédant de bonnes propriétés de glisse- ment, par oxemple d'une matière plastique, réduit le frottement de glissement, d'une part, entre la bague d'étanchéité et le corps et, d'autre part, entre cette bague et l'élément de fermeture. Etant donné que la ba- gue glissante forme en meme temps la bague d'appui, il est superflu de prévoir une bague spéciale pour cette bague d'appui. L'utilisation du dispositif d'étanchéité sui- vant l'invention permet, par exemple, daxs le cas de dls- tributeurs actionnés à l'aide de pistons, de donner aux pistons d'actionnement une section effective, soit plus grande, soit plus petite, sans utiliser de nouveaux élé- ments et uniquement en modifiant le montage des éléments. Lorsque le distributeur doit prendre chaque fois une mtme position de commande donnée en réponse à une mime pres- sion d'actionnement, on choisit le piston de plus grande section pour celui qui agit dans le sens considéré. Au contraire, lorsque les deux pistons possèdent la même section, il n'y a pas de position de commande privilé- giée. Dans ce cas, par simple changement de montage des pistons d'actionnement, on peut satisfaire différentes conditions exigées pour l'actionnement du distributeur. Il n'est pas nécessaire d'utiliser des éléments diffé- rents, l'inventaire du stock en est simplifié d'autant Toutefois, le dispositif d'étanchéité suivant l'invention peut également 9tre utilisé dans d'autres appareils de commande, notamment également dans des distributeurs à clapets, par exemple dans un distribu- teur d'un type comprenant un corps qui présente deux raccorde-,ients de pression pour l'arrivée et la mise à la bAche du fluide sous pression commandé et un raccor- dement deccommande. Un tel distributeur équipé du dispo- sitif d'étanchéité suivant l'tinvention est caractérisé en ce que l'élément de fermeture dont le joint est fermé hermétiquement par la bague d'étanchéité est monté mobile en translation dans un alésage entre les deux raccordo- ments de pression, présente un perçage traversant pouvant être fermé par un élément d'étanchéité et il est relié à lélément obturateur du distributeur, la surface formée par l'élément obturateur du distributeur étant plus gran- de que la surface entourée par la périphérie intérieure de la bague d'étanchéité mais plus petite que la surface entourée par la périphérie extérieure de cette bague. Ce mode de construction apporte l'avantage consistant en ce que, selon le côté par lequel la pression du fluide sous pression commandé agit sur l'élément de fermeture, la ba- gue dtétanchéité se déplace toujours de telle manière qu'il s'engendre une force résultante agissant dans le sens de la fermeture de l'élément obturateur du distri- buteur. Il est donc possible d'interchanger les raccor- dements correspondant à l'arrivée de la pression et à la mise à la bâche sans préjudice du fonctionnement du distributeur. Dans un cas, on obtient de cette façon un distributeur qui est fermé dans l'état non actionné, et dans l'autre, au contraire# un distributeur qui main- tient l'arrivée de fluide sous pression ouverte dans l'état non actionné. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 est une représentation schématique du dispositif d'etanchéité suivant l'invention, par une coupe axiale centrale S la figure 2 montre le dispositif d'étanchéi1té de la figure 1 dans une position de montage; les figures 3 et 4 montrent une variante de réalisation dans deux positions de montage différentes; la figure 5 repr'Ie'te n ij.';stri1.uteur équipé du dispositif d'étanchéité suivant l'invention par une coupe centbrale axiale; la figure 6 représonte, également en coupe centrale axiale un distributeur à clapets dans lequel le dispositif d'étanchéité suivant l'invention est & utilisé. Dans l'appareil représenté sur les figures 1 à 4, un élément de fermeture 29 par exemple un piston est monté mobile en translation axiale dans un corps 1. Entre le corps 1 et le piston 2 est interposé un dispositif d'étanchéité qui est constitué par une bague d'étanchéité 3. Le corps 1 présente une butée 4 desti- née à coopérer avec la bague d'étanchéité 3 et réalisée sous une formo d'un épaulement ot sur l'élément de fer- meture 2t se trouve une butée 5 formée par un épaulement en saillie radiale. De part et d'autre de la bague d'é- tanchéité 3 sont disposées deux bagues d'appui 6 et 7 qui coopèrent directement avec les butées l et 5. La ba- gue d'appui 6 est étagée, sur sa périphérie extérieure et présente à une extrémité un épaulement 8 en saillie radiale. La bague d'appui 7 est de section rectangulaire dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 2 et elle est en contact avec le corps 1 par sa périphérie exté- rieure. Sur la face terminale de l'élément de fermeture 2 se trouve une chambre de pression de commande 9 qui est fermée par un couvercle 10 du corps avec interposi- tion d'une garniture d'étanchéité 11. Dans la disposition représentée sur la figure 1, la bague d'appui 6 est emrnanchée sur l'élément de fer- meture 2 de manière aà tre appliquée eontre la bute 5 par l'une de ses extrémités. L'autre exbrémitè de la bague d'appui 6 qui est munie d'un épI)aulement 8, sert d'appui pour la bague d'étanchéité 3. La detiîème bague d'appui 7 se trouve de l'autre cSté de la bague détan- chéité 3 et est appliquée contre la garniture d'étanché- ité 11 du couvercle. Lorsque la chambre de pression de commande 9 est chargée par un fluide sous pression par l'intermédiaire d'un raccordement non représenté, la ba- gue d'étanchéité 3 prend appui sur l'élément de fermetu- re 2 par l'intermédiaire do la bague d'appui 6 et de la butée 5 et, lorsque l'élémont de fermeture 2 se déplace en translation, elle se déplace conjointement avec cet élément, Dans ce cas, la fermeture du joint sur le corps 1 se produit au niveau do la périphérie extérieure de la bague d'étanchéité 3. La section effective de l'élément de fermeture 2 qui est sollicitée par le fluide sous pres- sion correspond donc à la surface entourée par la périphé- rie extérieure de la bague d'étanchéité 3. Toutefois, dès que l'épaulement 8 rencontre la butée 4, la bague d'étan- ch6ité 2 ne peut plus accompagner le mouvement de 1'élé- ment de fermeture 2. Si l'élément de fermeture 2 n'a pas encore atteint l'extrémité de sa course à ce moment, il peut poursuivre sa translation sous l'action du fluide sous pression. Toutefois, dans ce cas, la formeture étan- che s'établit au niveau de la périphérie intérieure de la bague d'étanchéité 3. La surface effective sol]licitée par la pression est alors plus petite. Elle ne correspond plus qu'à la surface qui est entourée par la périphérie inté- rieure de la bague d'étanchéité 3. La figure 2 montre une autre position de mon- tage des bagues d'appui 6 et 7. Dans cette disposition, la bague d'appui 7 est appliquée contre la butée 4. La bague d'appui étagée 6 se trouve de l'autre c8té de la bague d'étanchéité 3, l'épaulement 8 étant appuyé contre la bague d'étanchéité 3. Les deux bagues d'appui 6 et 7 et la bague d'tétanchéité 3 possedent ensemble une lar- geur qui correspond à la distance séparant la butée 4 de la garniture d'étanchéité 1i du couvercle. La bague d'étanchéite 3 est alors bloquée contre la paroi inté- rieuro du corps 1 entre les deux bagues d'appui 6, 7. De ce fait, lorsque la chambre de prossion de commande 9 est sollicitée par le fluide de pression, seul l'élé- ment de fermeture 2 se déplace en translation, le Joint 25022'79 étanche se formant au niveau de la périphérie intérieure de la bague d'étanchéité 3e Cette bague détermine égale- ment l'aire de la surface effective sollicitée par la pres- sion. De cette façon, avec les mêmes éléments et en échan- geant simplement les bagues d'appui 6 et 7, on peut donner deux sections effectives différentes à l'élément de fer- meture 2 de la façon indiquée sur les figures 1 et 2. La variante de réalisation représentée sur les figures 3 et 4 correspond au disposit f d'étanchéité qui est prévu dans le cas du distributeur de la figure 5. Se- lon la figure 5, à l'intérieur du corps 1 du distributeur, est monté mobile en translation un tiroir 12 qui commande la liaison entre les divers raccordements 15 à l'aide de garnitures d'étanchéité 14 et 14. La transi tion du ti- roir 12 se produit sous l'action des pistons 16 et 17 qui sont insérés dans des alésages du corps 1 pour servir d'éléments de fermeture. Le dispositif d'étanchéité des pistons 16 et 17 est d'une construction analogue à la for- me de réalisation représentée sur les figures 1 et 2. Comme les figures 3 et 4 le montrent également la bague td'étanchéité 3 est logée dans une balle glissante 18 qui présente des lèvres d'étanchéité 19 au4si bien sur la périphérie intérieure que sur 1i périphérie extérieure. Par ailleurs, la bague glissante 18 constitue également une bague d'appui 6 munie de son épaulement 8 qui coo- père avec la butée 4 portée par le corps 1. La disposi- tion des bagues d'appui 6 et 7 qui est représentée sur la figure 3 correspond à celle de la figure 1, le joint étanche se formant à la périphérie cde la lèvre dt'étan- chéité extérieure 19. Dans la position de montage représen- tée sur la figure 4, le joint étanche se forme au contrai- re au niveau de la lèvre d'étanchéité intérieure 1, de sor- te qu'on obtient un effet analogue à celui obtenu dans la forme de réalisation de la figure 2. Dans -le cas du distributeur représenté sur la fi- gure 5, sur le c8té gatuche, la bague glissante 18 qui forme la bague d'appui 6 et la bague d'appui 7 sont montées sur le piston 16 de la m4me façon qu'on l'a représenté sur la figure 3. Lorsque le piston 16 est sollicité par la pression, la bague d'étanchéité 3 se déplace donc en translation conjointement avec le piston, de sorte que le joint étanche se forme au niveau de la périphérie exté- rieure de la lèvre d'étanchéité 19, qui est pressée con- tre le corps 1 par la bague d'étanchéité 3. Le joint sur le piston 17 situé à droite sur la fi(pre 5 est au con- traire fermé par un dispositif d'étanchéité disposé de la façon représentée sur la figure 4. Ici, la bague d'é- tanchéité 3 est bloquée entre la bague glissante 18 et la bague d'appui 7 de sorte que le joint étanche se for- me au niveau de la périphérie intérieure de la bague glissante 18, c'est-à-dire au niveau de la lèvre d'étan- chéité intérieure 19. Lorsque les deux pistons de com- mande 16 et 17 du distributeur sont sollicités par des fluides sous pression comprimés à la même pression, le tiroir 12 prend donc toujours la position d'extrémité 2X0 de droite en raison de la plus grande surface du piston 16. Par simple échange des bagues d'appui 6 et 7 ou par retournement de la bague glissante 18, on peut modifier les surfaces de section effectives des pistons 16 et 17 sans qu'il soit nécessaire de prévoir d'autres éléments pour cela. On peut donc assembler les deux pistons 16 et 17 au choix avec des surfaces effectives identiques ou différentes. Le distributeur représenté sur la figure 6 com- prend un corps 1 dans lequel un élément de fermeture 2 est monté libre en ta nslation. Le joint entre cet élé- ment et le corps 1 est formé hermétiquement par une bague d'étanchéité 3 pour laquelle il est prévu sur l'élément de fermeture 2 une butée 5 formée par un épaulement. Dans un élargissement du corps 1 est fixé, à l'aide d'une vis de raccordement 20, un élément rapporté 21 dont des prolon- gements en forme de nervures forment la butée 4 rigidement solidaire du corps 1 et qui coopère avec la bague d'étan- chéité 3. L: ---eint de fermeture 2 presente un perçae traversant 22 qui r lie la vis de racco-fmnt 20 formant le raccorder.",t de commande à un raccordement de pression 23. Le perçage traversant 22 peut être obturé au moyen d'un élément d'étanchéité 25 réalisé sous la forme d'un bouton poussoir, en surmontant là force d'un ressort. A son extrémité inférieure, l'élément de fermeture 2 présen- te un élargissement en forme de t9te qui forme l'élémeî; obturateur 26 du distributeur à clapets qui commande la liaison entre un autre raccordement de prossion 27 et la vis de raccordement 20. Un ressort 28 applique l'élément obturateur 26 sur son siège de soupape formé par l'élé- ment rapporté 21. Lorsque le raccordement de pression 27 est uti- lisé conmme entrée pour l'arrivée du fluide sous pression, la pression agit sur la bague d'étanchéité 3 et repousse cette dernière vers le haut jusqu'à ce qu'elle s'applique contre la butée 5 de l'élément de fermeture 2, comme ceci est représenté sur la figure 6. En meme temps, cette pres- sion agit sur l'élément obturateur 26 mais dans le sens opposé. la surface délimitée par l'élément obturateur 26 est plus petite que la surface entourée par la périphérie extérie ure de la bague dtétanchéité 3. La force qui agit de bas en haut sur l'élément de fermeture 2 est alors plus grande de sorte que l'6élé1ment obturateur 26 maintient son siège fermé indépendamment de la valeur de la pression. L'arrivée du fluide sous pression est donc fermée dans l'état non actionné du distributeur. Un appareil pneuma- tique ou hydraulique raccordé à la vis de raccordement ost déchargé de la pression par l'intermédiaire du rac- cordement de pression 23. L'ouverture du distributeur se produit par enfoncement de l'élunent d'étanchéité 25, cet- te manoeuvre fermant tout d'abord le perçage traversant 22 et soulevant ensuite l'élément obturateur 26 de son siège. Si lon intervertit les raccordements de pres- sion 23 et 27 c'est-à-dire que l.e fluide sous pression est acheminé à travers le raccordement 23 et que le rac- cordement de pression 27 est utilisé comme décharge de pression, le fluide sous pression agit de haut en bas sur la bague d'étanchéité 3 et repousse cette dernière vers le bas jusqu'à ce qu'elle s'applique contre la butée 4 qui est rigidement solidaire du corps 1, ainsi qu'on l'a in- diqué en traits interrompus sur la figure 6. Dans cette position, la bague d'étanchéité 3 forme le joint sur l'é- lément de fermeture 2 le long de sa périphérie intérieure de sorte que la surface efficace, sollicitée par la pres- sion, correspond à la surface entourée par la périphérie intérieure de la bague d'étanchéité 3. Cette surface est plus petite que la surface fermée par l'élément obtura- teur 26. Etant donné que l'élément obturateur 26 est sol- licité sur sa face inférieure par la pression arrivant par le raccordement 23, par l'intermédiaire du perçage traversant 22, la force qui agit de bas en haut sur lté- lément de fermeture 2 est également prédominante dans ce cas. Un appareil raccordé à la vis de raccordement 20 est alors continuellement sollicité par le fluide sousppres- sion lorsque le distributeur n'est pas actionné. En répon- se à une pression sur l'élément d'étanchéité 25, le per- çage traversant 22 se ferme et, ensuite, l'élément obtu- rateur 26 est soulevé de son siège de soupape, après quoi il peut se produire une mise à la bâche à travers le rac- cordement de pression 27. Dans le cas du distributeur à clapets représen- té sur la figure 6, les raccordements peuvent donc 8tre interchangés à volonté, de sorte qu'il est possible d'u- tiliser le même distributeur indifféremment si ce distri- buteur doit ouvrir ou au contraire fermer le passage de fluide sous pression dans son état non actionné. Dans les deux cas, l'étanchéité du distributeur est assurée puis- que, dans les deux cas d'application, l'action du ressort de fermeture est assistée par une pression agissant sur l'él6ment obturateur et qui, grce à la présence du dis- positif d'étanchéité mobile en translations agit toujours dans le sens de la fermeture de ltélément obturateur du distributeur, Bien entendu, diverses modifications pourront étre apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Dispositif d'étanchéité pour appareils de commande pneumatiques et hydrauliques tels que pistons, tiroirs et soupapes,comprenant une bague d'étanchéité qui forme un joint étanche sur un élément de fermeture monté mobile en translation dans un corps, ce disposi- tif étant caractérisé en ce qu'il comporte, pour la bague d'étanchéité (3) interposée entre le corps (1) et l'éle- ment de fermeture (2), doux butées (le et 5) dont l'une (4) est prévue sur le corps (1) et l'autre (5) sur le corps de fermeture (2). 2 - Dispositif d'étanchéité suivant la reven- dication 1, caractérisé en ce qu'au moins une bague d'ap- pui (6, 7) est disposée au moins sur un c8té de la bague d'étanchéité (3), entre cette bague et la butée (4,5). 3 - Dispositif d'étanchéité suivant la reven- dication 2, caractérisé en ce que la bague d'appui (6) est étagée sur sa périphérie extérieure et fait sail- lie radialement, par un épaulement 8, à une seule de ses extrémités, Jusque dans la région de la butée (4) prévue sur le corps (1). 4 - Dispositif d'étanchéité suivant la reven- dication 3, caractérisé en ce quo la longueur du gradin do la bague d'appui (6) correspond à la course do l'élé- mont de fermeture (2). 5 - Dispositif d'étanchéité suivant l'une quel- conque des revendications 2, 3 et 4, caractérisé on ce qu'il comporto deux baguos d'appui (6 et 7) entre lesquel- les la bague d'étanchéité (3) peut 8tro bloquée contre la paroe intérieure du corps (1). t 6 - Dispositif d'étachéité suivant l'nne quel- conque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité (3) est logée dans une bague glissante 14h (18) munie de lè_ VI.c ancól:Le '.] prévues au niLveau de sa pIriphérie intérieure e- r' -....-nér-e e.+' eure et qui est constituée en m:nem temps sous la forme d'une. r -ag.....ipLiu/ 7 - Distributeur compienant un dispositif d'étanchéité suivant l'une quel!conque des revendications 1 à 6 et conportann un corps qui prsente deux r;accorde- rments de pression pour l'arrivée et la mise à la bâche du fluide sous. ression comn.landèê et un rccordenieï, _ commandar, ce distributeur étant caractérisé en ce que ltdlémnent do fermeture (2) dont le joint est fermé her- métiquement par la bague d'tétanchdit6 (3) est riontr ino- bile on translation dans un alésage entre les deux rac- cordements do pression, présente un peorcage traveçrsant (22) pouvant etro fermé par un élément d'étaneh6ité (25) et est relié à l'élément obturateur (26) du distrbuteul, l.a surface foermée par lt'lémnnt obturateur (26) du dis- tributeur étant plus grande que la surface entoureée par la p% riphlerie irjtéricure dc la bragu-e t*'; % t mais plus petite que la surzfaceo entoure par la periphé- rie extérieure de cette bague.