Brevet FR2543644A1 — publié le 19841005

Dispositif de joint La présente invention est relative à un dispositif de joint et, plus particulierement, à un dispositif conçu pour être utilisé dans des joints pour fluides à haute pression. Dans les installations comportant des joints pour haute pression, par exemple dans les compresseurs de gaz à mouvement alternatif, on utilise couramment des 1\ v bagues de joint en téflon montes sur les pistons etXou sur les tiges de piston. Cependant, ces bagues de joint, quelles soient lubrifiées ou non, s'usent rapidement et. ne durent pas longtemps. Le matériau qui les constitue passe par extrusion dans les espaces libres et son usure est accentuée par la chaleur de frottement. De plus, les pressions de fluide élevées qui s'exercent ont pour effet de faire pénétrer la surface du joint dans la paroi de la ciro nférence du piston ou de la tige de piston. Les types de joints connus ont en général des bords plats et, de ce fait, ne comportent pas de dispositifs ou ne sont pas associés à des dispositifs qui pourraient les empêcher de subir une déflexion dans le sens radial. Le but de la présente invention est de permettre la réalisation d'un nouveau dispositif de joint qui évite ces inconvénients et évite toute déflexion dans le sens radial. L'objet de l'invention est plus spécialement deindiquer des moyens de réaliser un joint étanche à la périphérie dtun élément situé entre des zones dans les quelles se trouve un fluide sous forte et sous faible pression, ces moyens comprenant d'abord un joint (a) engagé entierement dans la périphérie dune partie donnée de l'élément et (b) empechant toute communication entre les zones situées de part et d'autre du joint, et d'autres moyens entourant la dite partie, ces seconds moyens (a) maintenant et supportant le joint engagé dans la périphérie et (b) empêchant tout déplacement intempestif du joint vers la périphérie de la partie en question. L'invention est décrite ci-dessous d'une manière plus détaillée en se référant au dessin. La figure 1 représente en coupe transversale un premier mode de réalisation de l'invention pour un piston orienté dans le sens longitudinal du dispositif. La figure 2 est une coupe analogue à celle de la figure 1 représentant le joint utilisé pour le piston de la figure 1. La figure 3 est une vue en élévation de la bague de support avant vue depuis le côté droit de la figure 2. La figure 4 est un diagramme de la charge de pression du fluide dans le joint utilisé pour le piston. La figure 5 est une coupe analogue à celle de la figure 1 représentant un autre mode de réalisation de 1invention pour la tige de piston. La figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 2 du mode de réalisation représenté par la figure 5. La figure 7 est un diagramme de la charge de pression dans le cas du mode de réalisation adopté pour la tige de piston. Comme le montrent les figures 1 è 4, un piston 10 est monté de manière à pouvoir effectuer des déplacements alternatifs dans un cylindre 12 d'un compresseur de gaz à haute pression (non représenté). Le piston 10 comporte une tige 14 le long de laquelle sont montées les unes à la suite des autres, en alternance, des plaques 16 de grand diamètre comportant une ouverture centrale et des plaques 18 de petit diamètre, ainsi qu'une pièce de maintien a' distance 20 comportant une ouverture centrale, et enfin un corps de piston 22. Le corps de piston 22 comporte un filetage central et s'engage par ce filetage sur l'extrémité filetée correspondante de la tige 14. Un joint annulaire 24 en 0 est monté sur la tige 14 entre la pièce de maintien à distance 20 et la plaque 16 la plus proche. Les plaques 18 de petit diamètre s'associent aux plaques 16 qui leur font place pour délimiter entre elles plusieurs parties rentrantes 26 dans lesquelles se logent les nouveaux dispositifs de joint 28 suivant l'in vention. Ces dispositifs de joint 28 comportent un joint annulaire 30 qui couvre toute la périphérie, c'est-àdire un cercle complet et qui, dans ce mode de réalisation de l'invention, est constitué par du téflon. Les faces opposées 32 et 34 du joint 30 sont une forme de cuvette ou de cône, de sorte que la section ktransver- sale du joint présente une pente de convergence entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur. Cette convergence, par rapport à un plan "p" perpendiculaire à la surface du cylindre 12 qui s'étend dans le sens axial, ne dépasse pas dix degrés environ. Le joint 30 est maintenu dans la partie rentrante 26 qui lui correspond par deux bagues de support 36 et 38 qui, dans le mode de réalisation représenté, sont constituées par du bronze. Ces bagues comportent chacune des surfaces latérales 40 et 42 qui sont en contact avec les faces latérales 34 et 32 du joint et reflètent exactement la forme de la surface avec laquelle elles forment une interface. Sur sa surface latérale 44, la -bague de support 36 comporte plusieurs rainures 46 orientées dans le sens radial. La surface 44 est conçue pour être la face du joint 28 qui doit être exposée à la pression et les rainures 46 y sont ménagées pour recevoir le fluide sous forte pression. Le joint 30 et les bagues 36 et 38 ont le même diamètre intérieur " i.d. ", mais le joint 30 a un diamètre extérieur qui dépasse légèrement celui des bagues 36 et 38 d'une quantité X indiquée sur la figure. Dans ces conditions, le joint 30 est en p-rise sur toute sa circonférence avec la circonférence d'une partie de la paroi du cylindre 12, de manière à empêcher toute communication entre le côté I du cylindre où règne la forte pression et le côté II du cylindre ob règne la faible pression. Les bagues 36 et 38 sont légèrement écartées, de la distance X, de la paroi du cylindre 12. Les bagues 36 et 38 délimitent et maintiennent le joint 30 dans la partie rentrante correspondante 26, mais, de plus, elles empêchent tout déplacement intempestif du joint 30 vers la paroi du cylindre 12. Du fait de la convergencé-de leurs surfaces 42 et 40, les bagues 36 et 38 empêchent le joint de s'étendre dans le sens radial, ce qui empêche toute extrusion de ce joint. Dans ces conditions, comme le montre le diagramme ide répartition des pressions de la figure 4, le joint 30 exerce une action d'obturation par pression au niveau de la paroi du cylindre 12. La surface du diamètre intérieur du joint 30 subit toute la pression qui s'exerce du côté I du piston et pousse le joint dans son logement où il assure l'obturation. De plus, la convergence vers l'intérieur des parties inclinées des bagues 32 et 34 et leur engagement avec les parties voisines de la section du joint 30 font le même effet qu'une ceinture renforçant le joint 30. Sur les figures 5 à 7 représentant un autre mode de réalisation du dispositif de joint 28a suivant l'invention, les pièces et les dimensions, etc. déjà représentées et indiquées sur les figures 1 à 4 sont désignées par les mêmes références. Cependant, le premier mode de réalisation décrit correspond à une application de l'invention qui complète en quelque sorte celle qui correspond aux figures 5 à 7. Le dispositif de joint 28a est utilisé, par exemple, avec une garniture ou un presse-étoupe. La tige 14a se déplace d'un mouvement alternatif dans une enveloppe comportant un alésage cylindrique 12A et plusieurs disques 16a en forme de cuvette comportant un évidement central sont montés les uns à côté des autres le long de la tige 14a et logés dans des parties en retrait ménagées dans l'enveloppe Ces disques 16a comportent des parties rentrantes annulaires 26a dans lesquelles se logent les dispositifs de joint 28a suivant l'invention. Les dispositifs de joint 28a fonctionnent exactement comme les dispositifs de joint 28, sauf que, dans le deuxième mode de réalisation, le joint est réalisé autour de la tige 14a. Dans ce mode de realisation, les diamètres extérieurs du joint 30a et des bagues 36 et 38 sont égaux et le diamètre intérieur du joint 30a est inférieur au diamètre intérieur des bagues 36 et 38. Bien que l'invention ait été décrite au moyen de rnodes de réalisation particuliers, il est évident que les dispositifs décrits ne constituent que des exemples et ne limitent en rien l'invention telle qu'elle est definie notamment par son objet et les revendications ci-jointes. REVENDICATIONS 1. Moyens pour réaliser un joint étanche à la périphérie dun élément (12) situé entre des zones dans lesquelles se trouve un fluide sous forte et sous faible pression, ces moyens comprenant d'abord un joint (30) (a) engagé entièrement dans la périphérie d'une partie donnée de 11 élément (12) et (b) empêchant toute communication entre les zones situées de part et d'autre du joint, caractérisé par dtautres moyens (36,38) entourant ladite partie, ces seconds moyens (a) maintenant et supportant le joint engagé dans la périphérie et (b) empêchant tout déplacement intempestif du joint vers la périphérie de la partie en qe stf on . 2. Moyens pour réaliser un joint étanche, selon la revendication 7, caractérisés en ce que le joint (30) comporte une surface (32) qui fait un angle aigu avec un plan (P) traversant l'élément (12) et perpendiculaire à la surface de la périphérie; et la pièce associée (38) comporte ue surface déterminée (82) qui (a) forme une interface avec la surface du joint et (b) a une forme qui reflete exactement celle de cette surface. 3. Moyens pour réaliser un joint étanche, selon la revendication 1, caractérisés en ce que le joint (30) comporte une couronne dont le diamètre intérieur a une épaisseur donnée et dont le diamètre extérieur a une paisseur différente de l'épaisseur donnée. 4. Moyens pour réaliser un joint étanche, selon la revendication 1, caractérisés en ce que le joint (30) comporte deux surfaces latérales opposées (32, 34) qui font chacune un angle aigu avec un plan (P) traversant llelément et perpendiculaire à sa surface périphérique et les pieces associées (36, 38) comportent des surfaces (40, 42) dont chacune (a) définit une interface avec llune des autres surfaces latérales ci-dessus et (b) a une forme qui reflète exactement la surface avec laquelle elle forme une interface. 5. Moyens pour réaliser un joint étanche, selon la revendication 2, caractérisés en ce que les pièces associées (38, 36) sont à une certaine distance de la surface périphérique de l'élément (12). 6. Moyens pour réaliser un joint étanche, selon la revendication 3, caractérisés ence que les pièces associées (36) comportent une couronne dont le diamètre intérieur a une épaisseur donnée et dont le diamètre extérieur a une épaisseur différente de l'épaisseur donnée. 7. Moyens pour réaliser un joint étanche, selon la revendication 3, caractérisés en ce que le diamètre intérieur a une épaisseur plus grande que le diamètre extérieur, et le diamètre extérieur est engagé complè- tement sur toute sa périphérie avec la périphérie de la partie donnée. 8. Moyens pour réaliser un joint étanche, selon la revendication 3, caractérisés en ce que le diamètre extérieur a une épaisseur plus grande que le diamètre intérieur, et le diamètre intérieur est engagé complètement sur toute sa périphérie avec la périphérie de la partie donnée. 9. Moyens pour réaliser un joint étanche, selon la revendication 2, caractérisés en ce que l'angle formé avec le plan (P) est d'environ dix degrés. 10. Moyens pour réaliser un joint étanche, selon la revendication 2, caractérisés en ce que 11 angle formé avec le plan (P) ne dépasse pas une valeur de dix degrés environ. 11. Mayens pour réaliser un joint étanche, selon la revendication 2, caractérisés en ce que les pièces associées comportent un couple de couronnes (36, 38) et le joint (30) comporte deux surfaces latérales opposées (32, 34), chacune de ces surfaces latérales étant appliquée et maintenue contre l'une des couronnes du couple. 12. Moyens pour réaliser un joint étanche, selon la revendication 11, caractérisés en ce que le joint (30) comporte une couronne et le couple de couronnes (36, 38) enserre le joint, toutes les couronnes ayant le même diamètre. 13. Moyens pour réaliser un joint étanche, selon la revendication 12, caractérisés en ce que le diamètre commun est le diamètre intérieur de toutes les couronnes (30, 36 et 38). 14. Moyens pour réaliser un joint étanche, selon la revendication 12, caractérisés en ce que le diamètre commun est le diamètre extérieur de toutes les couronnes (30a, 36a et 38a). 15. Moyens pour réaliser un joint étanche, selon la revendication 12, caractérisés en ce que le joint (30a) a un diamètre intérieur d'une dimension déterminée et les couronnes formant couple (36a et 38a) ont le même diamètre intérieur supérieur à la dimension donnée. 6. Moyens pour réaliser un joint étanche, selon la revendication 12, caractérisés en ce que le joint (30) a un diamètre extérieur d'une dimension déterminée et les couronnes (36, 38) formant couple ont le même diamètre extérieur, inférieur à la dimension donnée. 17. Moyens pour réaliser un joint étanche, selon la revendication 3, caractérisés en ce que la couronne (30), en coupe, présente une inclinaison convergente allant de son diamètre intérieur à son diamètre extérieur. 18. Moyens pour réaliser un joint étanche, selon la revendication 3, caractérisés en ce que la couronne (30a), en coupe, présente une inclinaison divergente allant de son diamètre intérieur à son diamètre extérieur.