Brevet FR2548751A1 — publié le 19850111

La présente invention concerne un joint d'étanchéité pour un piston à actionnement pneumatique ou hydraulique qui est guidé dans un cylindre. Il est connu d'étanchéifier les pistons par des 5 ajustements serrés, des bagues à piston ou d'autres éléments d'étanchéité glissants L'étanchéité dépend alors entre autre de la pression d'application du joint sur le piston ou sur le cylindre En outre on connaît des joints roulants sous la forme de membranes de roulement dans les10 quelles une membrane élastique cylindrique ou en tronc de cône qui est fixée sur le cylindre et sur le piston roule au-dessus du piston et de ce fait étanchéifie l'espace entre le piston et le cylindre. Comme il est nécessaire avec des joints glissants 15 d'exercer pour l'étanchéification une force élevée d'application du joint sur la paroi, il en résulte une résistance de frottement relativement élevée, ce qui augmente l'usure de ce type de joints En outre,de tels joints sont sensibles aux impuretés, car celles-ci peuvent détruire les 20 joints ou le piston en raison de la force d'application élevée Les joints à membranes roulantes sont très chers en fabrication et sot difficiles à monter et à échanger, et en outre ils ne permettent qu'une course de piston très limitée car ils doivent être fixes tant sur le piston que 25 sur le cylindre De plus ils sont très sensibles à une inversion de l'alimentation en pression. Le problème qui est à la base de la présente invention est donc de produire un joint pour étanchéifier de façon sure un piston contre un cylindre, qui soit simple à fa30 briquer et à monter et dans lequel la friction et la sensibilité aux impuretés soient réduites, la course du piston pouvant simultanément être réglée à volonté. Le problème est résolu selon la présente invention en ce qu'il est conformé comme une bague élastique toroida35 le roulant sur le piston du cylindre Du fait qu'une bague élastique toroldale roule en tant que joint entre le piston et le cylindre, on diminue la friction produite La pression d'application nécessaire pour l'étanchéité est obtenue par la déformation de la bague élastique. L'invention présente plusieurs formes de réalisation Du fait que la bague élastique peut être conformée pour être creuse et peut recevoir de la pression, la pression d'application peut être réglée de façon quelconque, cette pression étant choisie respectivement de manière à être toujours plus importante que la pression de travail dans le cylindre En prévoyant des échancrures en forme de rainures radialement sur les périphéries du piston et du cylindre et avec lesquelles des nervures disposées sur la bague élastique viennent en contact, elles diminuent tout décalage du joint sur le piston Pour augmenter l'effet d'étanchéité, on peut disposer plusieurs bagues élastiques 15 toroidales l'une derrière l'autre entre le piston et le cylindre, les bagues intermédiaires pouvant alors être prévues pour un meilleur guidage rectiligne du mouvement de roulement entre les bagues élastiques respectives Le guidage rectiligne peut également être obtenu par un élément 20 fixe conformé comme une bague à l'intérieur du joint, le joint élastique roulant alors autour de l'élément fixe. Les avantages obtenus selon la présente invention sont constitués en résumé en particulier par le fait qu'on obtient un joint roulant au lieu d'un joint glissant et ce25 ci sans la limitation de course et les désavantages de structure de la membrane roulante Comme le joint est conformé comme un élément de structure simple et robuste, on obtient une bonne étanchéité avec une résistance de friction faible même pendant un fonctionnement sans lubrifiant. 30 De ce fait, le joint selon la présente invention peut être utilisé par exemple également dans l'industrie chimique et l'industrie alimentaire, des domaines d'emploi dans un environnement très pollué étant alors également possibles à cause de son insensibilité relative par rapport aux 35 impuretés. Etant donné la conformation spéciale du joint selon la présente invention et l'adaptation de sa pression d'application aux formes respectives de réalisation du cylindre à piston et à leurs affectations, la sévérité des tolérances concernant le cylindre, le joint et le piston est moindre, ce qui fait qu'on peut utiliser également pour le piston et le cylindre des matières plastiques qui contribuent à la simplicité et à l'économie du processus de fabrication. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention résulteront de la description détaillée qui va suivre de plusieurs formes de réalisation, à la lumière des dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue en coupe d'un piston et d'un cylindre avec un premier exemple de réalisation du joint selon la présente invention. La figure 2 est une vue en coupe d'un piston et d'un cylindre avec un deuxième exemple de réalisation du joint selon la présente invention. La figure 3 est une vue en coupe d'un piston et d'un cylindre avec un troisième exemple de réalisation du 20 joint selon la présente invention. La figure 4 est une vue en coupe d'un piston et d'un cylindre avec un quatrième exemple de réalisation du joint selon la présente invention. La figure 5 est une vue en coupe d'un piston et 25 d'un cylindre avec un cinquième exemple de réalisation du joint selon la présente invention, et La figure 6 est une vue en coupe d'un piston et d'un cylindre avec un sixième exemple de réalisation du joint selon la présente invention. A la figure 1 on désigne par le numéro de référence 1 le cylindre recevant le piston 2 Le piston 2 est déplacé en direction de la flèche 20 par des moyens non représentés Dans la chambre de cylindre 21 se trouve un fluide sous pression qui ne doit pas parvenir dans l'espace de 35 cylindre 22 Pour empêcher l'échange de fluide entre les espaces 21 et 22, on prévoit un joint 4 qui est disposé 4 2548751 entre le cylindre 1 et le piston 2 Ce joint 4 est conformé comme une bague élastique toroldale qui est insérée sous pression entre le piston 2 et le cylindre 1 Dans cet exemple de réalisation,la bague élastique est constituée par une matière pleine élastique, par exemple du caoutchouc. Dans un déplacement du piston 2 en direction 20,le joint 4 roule tant sur la paroi du cylindre 1 que sur la périphérie externe du piston 2, l'intérieur de la bague se retournant chaque fois vers l'extérieur et vice versa De cette ma10 nière le joint 4 roule en déformant la bague élastique Le piston 2 est muni à ses extrémités supérieure et inférieure d'arêtes de butée 3 qui empêchent que le joint 4 ne dérape du piston 2 A la figure 2, le joint 4 est en forme de bague toroidale creuse, l'intérieur 5 du joint 4 recevant 15 alors de la pression Cette fourniture de pression peut avoir lieu au moyen d'un gaz ou d'un liquide qui se trouvedans l'espace interne 5 Par cette alimentation en pression depuis l'intérieur du joint on obtient la pression d'application nécessaire entre le piston 2 et le cylindre 1. Le fait de fournir du gaz ou du liquide dans l'espace interne du joint 5 a lieu lors de la fabrication du joint,et alors on établit la pression désirée Dans un exemple de réalisation quelque peu plus coûteux,le joint 4 peut cependant être également muni d'un clapet 6 par l'intermédiaire 25 duquel on peut déterminer la pression nécessaire également ultérieurement après la fabrication Le mode d'action de cet exemple de réalisation correspond à celui de l'exemple de réalisation selon la figure 1. A la figure 3 la paroi du cylindre est munie dans 30 les-sens périphérique et radial d'encoches en forme de rainures 7 qui sont disposées de la même manière sur la périphérie externe du piston 2 Sur la périphérie interne et externe du joint toroldal 4 on prévoit des nervures 13 ayant une forme correspondant aux encoches en forme de rainures 7 et qui s'imbriquent dans les encoches en forme de rainures 7 Par ces mesures, on obtient une fermeture géométrique entre le joint 4, le piston 2 et le cylindre 1 de telle manière que le joint 4 soit guidé lors du roulement et qu'on empêche tout décalage indésirable du joint 4 à cause d'une pression élevée Pour centrer le piston 2, ce dernier présente, sur sa périphérie externe, des élé5 ments de guidage 8 par lesquels on guide le piston 2 centralement dans le cylindre 1. La figure 4 montre un exemple de réalisation dans lequel plusieurs joints annulaires en matière pleine sont disposés selon la figure 1 les uns derrière les autres, 10 des bagues d'espacement 9 étant alors placées schématiquement entre les joints individuels 4 et séparant les uns des autres les joints 4 afin qu'ils ne se gênent pas les uns les autres lors du roulement. A la figure 5,on prévoit que le joint 4 comporte 15 des endroits de fixation 10 qui sont en liaison géométrique tant avec le cylindre 1 qu'avec le piston 2 On peut ainsi limiter, si on le désire,la course du piston 2. A la figure 6, le joint 4 est creux en conformité avec la figure 2, mais dans cet exemple de réalisation, on 20 prévoit cependant, pour empêcher tout roulement irrégulier du joint, et à l'intérieur du joint 4, une bague de guidage 11 autour de laquelle le joint élastique 4 roule en étant guidé lors du mouvement du piston 2 L'intérieur du joint 4 peut alors être rempli d'un agent anti-grippant pour 25 améliorer les propriétés de glissement. Dans les exemples de réalisation représentés, on a parlé d'un cylindre 1, mais celui-ci n'a pas besoin d'être nécessairement un cylindre circulaire Il peut, tout comme le piston 2, présenter une section transversale qui peut 30 avoir une forme triangulaire ou polygonale avec des coins arrondis. Le piston 2 et le cylindre 1 peuvent être constitués en métal ou également de préférence en matière plastique et on peut utiliser pour le joint 4 un caoutchouc sili35 coné ou du polyuréthane Comme le piston 2 et le cylindre 1 peuvent être également en matière plastique,l'ensemble piston, joint, cylindre est approprié à de très nombreux emplois Ainsi, le dispositif selon la présente invention peut servir également de commande de piston pour coeur artificiel, l'utilisation du joint selon la présente invention diminuant alors l'énergie de commande nécessaire à cause de ses propriétés de roulement. Dans les exemples de réalisation représentés, on a décrit le joint comme étant un élément d'étanchéité entre piston et cylindre, il est également envisageable d'employer le joint selon la présente invention lors du montage de conduites tubulaires, en particulier de conduites tubulaires nécessitant un déplacement axial, comme par exemple avec des tubes échangeurs de chaleur éloignés ou dans le cas d'envoi postal pneumatique. REVENDICATIONS 1 Joint d'étanchéité d'un piston à actionnement pneumatique ou hydraulique qui est guidé dans un cylindre, 5 caractérisé en ce qu'il est conformé comme une bague élastique ( 4) thoroidale roulant sur le piston ( 2) et le cylindre ( 1). 2 Joint selon la revendication 1,caractérisé en ce que la bague toroidale ( 4) est constituée par une ma10 tière pleine élastique. 3 Joint selon la revendication 1,caractérisé en ce que la bague élastique toroidale ( 4) est creuse à l'intérieur et peut être soumise à une pression. 4 Joint selon la revendication 3,caractérisé en 15 ce que la bague élastique présente un clapet ( 6). Joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce que le piston ( 2) ainsi que le cylindre ( 1) présentent sur leurs périphéries des échancrures ( 7) en forme de rainures disposées radialement et en ce que 20 la bague toroidale ( 4) est munie sur sa périphérie interne et externe de nervures ( 13) qui sont en contact avec les échancrures ( 7) en forme de rainures et forment respectivement une fermeture géométrique. 6 Joint selon la revendication 5,caractérisé en 25 ce que le piston ( 2) présente des éléments de guidage ( 8) pour le centrage du piston ( 2) dans le cylindre ( 1). 7 Joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,caractérisé en ce que, entre le piston ( 2) et le cylindre ( 1), plusieurs bagues élastiques ( 4) sont disposées, 30 des bagues d'espacement ( 9) étant prévues entre ces bagues ( 4). 8 Joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,caractérisé en ce que, pour limiter la course du piston ( 2), la bague élastique toroldale est fixée sur le 35 piston ( 2) et/ou sur le cylindre ( 1). 9 Joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,caractérisé en ce que la bague toroldale élastique( 4) présente à l'intérieur une bague de guidage ( 12) pour obtenir un roulement régulier. Joint selon la revendication 9,caractérisé en ce que la bague élastique ( 4) est remplie à l'intérieur d'un agent anti-grippant. 11 Joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 10,caractérisé en ce qu'il est utilisé pour une commande de piston dans le domaine de la technique médicale. 12 Joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 10,caractérisé en ce qu'il est utilisé dans des connexions tubulaires déplaçables axialement.