Brevet FR2525320A1 — publié le 19831021

L'invention concerne des perfectionnements apportés à des joints pour valves à pointeau. La conception d'équipements fait souvent appel à des joints entourant des pièces mobiles afin d'empêcher l'écoulement d'un fluide d'une zone d'un appareil vers une autre zone Il en est ainsi dans l'industrie du peinturage par pulvérisation Des pistolets à peinture comportent des joints entourant leurs pointeaux pour empêcher la migration des peintures et autres abrasifs vers la zone intérieure de travail du pistolet o une usure et une détérioration importantes peuvent se produire Ces joints doivent être capables de supporter des pressions variant dans une large plage et doivent avoir de longues durées de vie utile. Un type de joint actuellement disponible dans le commerce est le joint à garniture à chevrons en "V". Cette garniture se présente sous la forme d'un chevron ou d'un "V" et elle peut être réalisée dans l'une quelcon- que d'un certain nombre de matières Normalement, ce type de joint exige un réglage manuel lorsqu'il est intro- duit pour la première dans l'espace compris entre le pointeau ou la broche et le corps lors de la mise en place préalable de la garniture Cette mise en place préalable consiste à serrer l'écrou de presse-étoupe afin de comprimer ou de mettre en place la garniture pour établir le joint L'écrou de presse-étoupe est ensuite desserré jusqu'à ce que le pointeau puisse se déplacer librement. Les deux avantages évidents de ce type de joint sont la nécessité d'une mise en place préalable et le fait que le réglage de la garniture dépend du sens du toucher ou de la sensibilité de l'opérateur. Un autre problème est posé par le maintien d'un joint serré une fois que la garniture est posée Les jeux de garniture du type en "V'" actuels présentent sou- vent certains alvéoles ou certaines cavités espacés le long de leurs diamètres intérieurs Lorsque la matière de la garniture s'use, la matière restante doit être davantage comprimée pour assurer le maintien d'un joint étanche Lorsque cette usure apparaît, la peinture peut pénétrer dans ces alvéoles et y être retenue Lorsque le pointeau continue son mouvement alternatif, les parti- cules abrasives de peinture commencent à user la surface du pointeau Ceci se poursuit jusqu'à ce qu'il apparaisse une fuite importante A ce moment, la garniture et le pointeau peuvent être détériorés. D'autres types de joints antérieurs sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 3 096 096 et No 3 085 628. L'invention concerne un dispositif d'étanchéité de conception particulière, comprenant un élément rapporté ou élément de butée et un ensemble de garniture qui entoure la valve à pointeau Les dessins annexés représentent à titre d'exemple illustratif le joint selon l'invention monté dans un pistolet de pulvérisation et faisant partie d'une valve d'arrêt de fluide Ces formes particulières de réalisation ne sont données qu'à titre illustratif et non limitatif de l'utilisation de tels joints qui conviennent à d'autres domaines. La matière utilisée pour la réalisation de l'élé- ment rapporté ou élément de butée du joint selon l'inven- tion dépend dans une large mesure des critères de conception de l'équipement dans lequel le joint est utilisé Dans les formes de réalisation décrites, l'élément rapporté est réalisé en laiton Sa surface extérieure peut avoir toutes formes nécessaires pour convenir aux dimensions de l'équi- pement dans lequel le joint de pointeau est mis en place. L'élément rapporté présente une surface intérieure annu- laire conique, conçue pour loger la garniture. L'angle de la surface intérieure annulaire conique dépend du type de garniture utilisée, des caractéristiques de fluage à froid de la matière de la garniture et de l'amplitude de la force exercée sur la face arrière de la garniture pour la faire porter contre le pointeau. Actuellement, il existe un certain nombre de matières de garnitures disponibles, comprenant le polyéthylène, le polypropylène, le vinyle, le feutre et des fluorocarbures tels que le "Teflon" et du feutre imprégné de "Teflon" Dans les formes de réalisation décrites, on utilise un fluorocarbure Il est apparu qu'avec une matière du type "Teflon", l'angle préféré du cône de l'élément rapporté ou élément de butée est d'environ 150, cet angle étant mesuré par rapport à l'axe longitudinal du pointeau. La garniture elle-même présente un diamètre intérieur constant qui est légèrement supérieur au dia- mètre extérieur du pointeau, ce qui permet à ce dernier de se déplacer tout en maintenant un joint étanche La surface extérieure de la garniture est de préférence épaulée ou à deux niveaux, le diamètre extérieur de la partie avant de la garniture étant plus petit que celui de la partie arrière. La partie avant de la garniture, qui s'ajuste dans la surface annulaire conique de l'élément rapporté de butée, se présente avantageusement sous la forme d'une extrémité tubulaire coupée à angle vif Une rondelle d'appui et un ressort sont placés en arrière de la garni- ture Le ressort agit contre la rondelle d'appui qui, elle-même, exerce une poussée axiale sur la garniture, contre la surface annulaire conique de l'élément rapporté afin d'appliquer à force la garniture contre le pointeau et de réaliser ainsi un joint étanche. Les avantages du joint selon l'invention sont nombreux Le premier avantage est la facilité d'assemblage et de remplacement Aucune mise en place préalable de la garniture n'est nécessaire et le réglage n'est sujet à aucune erreur de la part de l'opérateur Ce dernier pose simplement un joint et le ressort applique en continue la force nécessaire à l'obtention d'une étanchéité appro- priée En conséquence, aucun réglage n'est nécessaire pendant la durée de vie de la garniture Une fois que cette dernière atteint la fin de sa durée de vie utile, l'opérateur retire simplement l'ancienne garniture et en pose une neuve-, Un autre avantage réside dans la conception particulière et dans le contact obtenu entre la garniture et la surface annulaire conique de l'élément de butée. La plupart des joints commerciaux nécessitent des réglages périodiques, car la matière de la garniture éliminée par usure est remplacée par l'introduction par compression d'une nouvelle quantité de matière dans l'espace vide résultant Dans des garnitures actuelles du type en "V", on utilise une réduction du diamètre intérieur desdites garnitures Cette réduction n'a lieu que si un déplacement de chaque partie de la garniture se produit Ce mouvement a pour effet sur un coin de rabattre la lèvre de la gar- niture vers l'axe central, diminuant ainsi le diamètre intérieur de la garniture Une mise en oeuvre appropriée telle que recommandée par les fabricants de garnitures, impose l'établissement d'un ajustement serré entre le diamètre extérieur de la garniture et le corps Cet ajustement serré empêche la garniture de se déplacer, ce qui a pour résultat l'apparition de fluides précoces au niveau de la garniture A ce moment, il faut procéder à des réglages supplémentaires sur l'écrou de presse- étoupe. Le joint selon l'invention n'utilise pas un mouvement du diamètre extérieur de la garniture pour assurer l'étanchéité Par contre, toutes les forces appli- quées à la garniture sont dirigées vers le pointeau animé d'un mouvement alternatif Ceci est obtenu par une diminution de 'a surface de contact entre la garniture et l'élément rapporté, cette diminution résultant de l'utilisation d'une surface annulaire conique de l'élément de butée et de l'extrémité avant tubulaire, coupée à angle vif, de la garniture Le joint résultant entre la garniture de "Teflon" et le pointeau métallique n'est réalisé que sur une très petite partie longitudinale du pointeau Il en résulte l'application des forces princi- pales d'étanchéité uniquement à l'extrême bord avant du joint, ce qui, par suite, réduit l'amplitude du frotte- ment le long de la partie restante de la garniture. Par contre, une garniture normale à chevrons en "V" répartit sa force de façon égale le long de chacun de ses côtés. Il en résulte un frottement plus élevé sur toute la lon- gueur de la garniture et l'application d'une plus faible force d'étanchéité par unité de surface contre le pointeau sous une force de ressort équivalente. Enfin, d'autres avantages résident dans la plus longue durée de vie utile de chaque garniture En raison de sa conception particulière, le joint selon l'invention est apparu présenter une durée de vie utile dépassant celle des autres joints disponibles dans le commerce, d'une proportion pouvant atteindre 5 à 1. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une élévation, avec coupe partielle, du joint selon l'invention monté à l'intérieur d'un pistolet de pulvérisation de peinture la figure 2 est une coupe longitudinale du joint selon l'invention placé à l'intérieur d'une valve d'arrêt de fluide; et la figure 3 est une coupe longitudinale par- tielle à échelle agrandie du joint de la figure 1. La figure 1 représente un pistolet 10 de pulvé- risation de peinture de type connu, qui comprend un joint 12 selon l'invention Le joint 12 comporte un élé- ment rapporté ou élément de butée 13, une garniture 14 une rondelle 15 à ressort 16 qui entourent tous un pointeau 18 de commande d'écoulement de fluide dans le pistolet 10 de pulvérisation. Comme représenté sur la figure 3, l'élément 13 de butée présente une surface extérieure 19 conçue pour s'ajuster à la forme du corps dans lequel le joint 12 est placé Un bord intérieur avant 20 de l'élément 13 de butée présente un diamètre qui n'est que légère- ment supérieur au diamètre extérieur du pointeau 18 afin que ce dernier puisse se déplacer librement L'élément de butée présente, directement en arrière du bord inté- rieur avant 20, une surface conique 21 qui, dans la forme de réalisation, délimite un évidement conique 22. Ce dernier débouche à l'intérieur 23 de l'élément 13 de butée Celui-ci comporte une paroi intérieure 24, une paroi extérieure 25 et une extrémité 26. La garniture 14 est disposée à l'intérieur de l'élément 13 de butée et entoure le pointeau 18 Cette garniture 14 présente des première et seconde extrémités opposées 27 et 30 La première extrémité 27 est sensible- ment perpendiculaire à l'axe longitudinal 31 du pointeau 18 Une surface intérieure 32 de la garniture 14 présente un diamètre constant qui n'est que légèrement supérieur au diamètre extérieur du pointeau 18 L'extérieur de la garniture est constitué d'une première partie extérieure 33 et d'une seconde partie extérieure 34 La première partie 33 a un diamètre inférieur à celui de la seconde partie 34 et elle est conçue pour s'ajuster dans l'évi- dement conique 22 de l'élément 13 de butée. La seconde partie 34 de la garniture 14 présente un diamètre assez grand pour supporter une rondelle 36. Comme montré sur la figure 3, le diamètre de la seconde partie 34 est inférieur au diamètre de la paroi inté- rieure 13 de l'élément 10 de butée Dans la forme de réalisation décrite, la surface extérieure de la seconde partie 34 de la garniture 14 et la paroi intérieure 24 de l'élément de butée délimitent un espace de dégagement. Dans d'autres formes de réalisation, le diamètre de la seconde partie 34 est augmenté afin que cette seconde partie porte contre la paroi intérieure 24. La rondelle 36 bute contre la seconde extrémité de la garniture 14 Un ressort 38, placé en arrière de la rondelle 36, peut être maintenu en position, à son autre extrémité, par une paroi 39. Le ressort 38 applique la force nécessaire pour assurer efficacement l'étanchéité La force du ressort 38 est appliquée contre la rondelle 36, comme indiqué par la flèche sur la figure 3 La rondelle 36 répartit alors uniformément la force du ressort contre la seconde extrémité 30 de la garniture 14. Sous l'effet de la force exercée contre la gar- niture 14, la première extrémité 27 de cette dernière est poussée vers l'intérieur de l'évidement conique 22. Un contact par arête vive, indiqué par la référence numérique 40, est établi entre la garniture 14 et la surface conique 21, forçant ainsi la première extrémité 2.7 de la garniture 14 en contact étroit avec le pointeau 18 et assurant ainsi une étanchéité convenable. Lorsque la garniture 14 s'use, la première extrémité 27 continue de progresser vers l'intérieur de l'évidement 22 qui sert de cavité de fluage libre Ce résultat est dû à la force constante appliquée par le ressort contre la seconde extrémité 30 de la garniture 14. En concentrant les forces de charge sur la ligne 40 de contact à arête vive, l'amplitude de la charge par unité de surface est notablement augmentée, ce qui améliore l'étanchéité du joint De plus, en concentrant les forces de charge à la première extrémité 27 de la garniture 14, on réduit notablement l'usure se produisant le long de la surface intérieure 32 de la garniture 14 par suite de la suppression de la charge appliquée le long de la partie restante de cette surface La cavité 22 de fluage sans retenue constitue un espace permettant à la matière de la garniture 14 de se déplacer sous l'effet de l'usure. La matière de la garniture 14 de cette forme de réalisa- tion est un "Teflon" Il est apparu que, sous l'action du ressort 16 qui pousse la première extrémité 27 de la garniture 14 à l'intérieur de la cavité 22 et contre la surface conique 21, les vecteurs des forces résultantes font porter de façon étanche la garniture 14 contre le pointeau 18. La figure 2 représente une autre forme de réa- lisation de l'invention Une valve d'arrêt de fluide est indiquée par la référence numérique 50 Cette valve 50 comporte un pointeau 18 ' et un joint 20 ' selon l'in- vention Le joint 20 ' comporte un élément rapporté ou élément de butée raccourci 13 ' qui présente un évidement 22 ' Une garniture 14 ' est logée par une extrémité dans l'évidement 22 ' Un ressort 16 ' porte contre l'autre extrémité de la garniture 14 ' afin de l'enfoncer dans l'évidement 22 ' pour assurer l'étanchéité comme décrit précédemment. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au joint décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Joint pour assurer l'étanchéité avec la surface périphérique d'un objet cylindrique ( 18), caracté- risé en ce qu'il comporte une garniture ( 14) qui présente des première et seconde extrémités opposées ( 27, 30) et qui entoure l'objet cylindrique, cette garniture étant réalisée en une matière pouvant fluer à froid, un élément ( 13) de butée entourant l'objet cylindrique et présentant un évidement ( 22) qui possède une surface conique ( 21) placée en contact avec ladite première extrémité de la garniture, cette première extrémité de la garniture étant logée à l'intérieur de l'évidement de l'élément de butée, la garniture et cet élément de butée délimitant une cavité de fluage sans retenue, adjacente audit objet, un élément ( 16) à ressort étant placé à proximité immé- diate de la garniture afin de tendre à déplacer cette dernière vers l'intérieur de la cavité pour que la garni- ture avance vers cette cavité pendant l'utilisation. 2 Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière fluant à froid est un fluorocarbure. 3 Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de butée est réalisé en laiton. 4 Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un élément ( 36) de support est disposé entre le ressort et la garniture. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface conique forme un angle d'environ avec l'axe longitudinal ( 31) dudit objet cylindrique. 6 Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que la garniture comprend une première partie cylindrique ( 33) et une seconde partie cylindrique ( 34), le diamètre de la première partie de la garniture étant plus petit que celui de la seconde partie, ladite première partie étant logée à l'intérieur de l'évidement de l'élé- ment de butée. 7 Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface extérieure de la première partie cylindrique de la garniture est espacée de l'élément de butée, la garniture et l'élément de butée délimitant un espace de dégagement. 8 Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première extrémité de la garniture est sen- siblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'objet cylindrique. 9 Joint pour assurer l'étanchéité avec la sur- face périphérique d'un pointeau ( 18) de valve à fluide d'un pistolet ( 10) de pulvérisation, caractérisé en ce qu'il comporte une garniture ( 14) qui présente des première et seconde extrémités opposées ( 27, 30) et qui entoure le pointeau, un élément ( 13) de butée entourant le poin- teau et délimitant un évidement conique ( 22) qui possède une surface conique ( 21) placée en contact avec ladite première extrémité de la garniture,,cette surface conique formant un angle aigu avec l'axe longitudinal ( 3 T) de l'objet cylindrique, la première extrémité de la garni- ture étant disposée à l'intérieur de l'évidement conique de l'élément de butée, ladite garniture et ledit élément de butée formant une cavité de fluage sans retenue, adjacente au pointeau, un élément ( 16) à ressort étant placé en arrière d'une rondelle ( 36) afin de pousser la garniture vers l'intérieur de la cavité de fluage pour que ladite garniture avance vers l'intérieur de cette cavité pendant l'utilisation. Joint selon la revendication 9, caractérisé en ce que la garniture est réalisée en une matière pouvant fluer à froid. 11 Joint selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'une partie de la surface extérieure de la garni- ture est espacée d'une partie de la surface intérieure de l'élément de butée afin de délimiter un espace de 1 1 dégagement. 12 Joint selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'élément de butée loge la garniture et en ce que la première extrémité de la garniture est sensi- blement perpendiculaire à l'axe longitudinal du pointeau.