Brevet FR2610382A1 — publié le 19880805

La présente invention concerne des joints d'étanchéité. Elle concerne plus spécialement des joints d'étanchéité haute pression pour alésages et axes cylindriques. La réalisation d'une étanchéité efficace et durable est une condition importante pour le bon fonctionnement d'un très grand nombre de conduites, d'appareils et plus généralement d'équipements de toutes natures. Il est encore plus difficile de réaliser et de préserver une étanchéité convenable dans les équipements dans lesquels circulent ou agissent des fluides (liquides ou gaz) sous pression, ou dans lesquels règne une dépression. Il en est de même dans les systèmes permettant la circulation de poudres de nature diverse. C'est pourtant dans ces cas-là que l'étanchéité a plus d'importance encore, puisque sans elle les équipements concernés n'assurent plus les services pour lesquels ils sont conçus. Bien que de nombreuses solutions à ce problème aient déjà été proposées à l'homme du métier, ces solutions n'ont pas toutes donné satisfaction et certaines, même si elles étaient efficaces, se sont avérées être d'un coût trop élevé et/ou d'une trop grande complexité. Il existait donc encore un besoin pour des joints d'étanchéité efficaces et relativement simples, c'est-à-dire d'un coût raisonnable et aisés à mettre en place ou à remplacer. On a maintenant trouvé qu'un tel joint pouvait être aisément réalisé et que, bien qu'étant d'une structure simple et d'un coût peu élevé, il pouvait satisfaire aux objectifs susvisés. Les matériaux utilisés peuvent avantageusement être choisis parmi l'ensemble des matières plastiques et ceci en vertu des exigences spécifiques imposées du point de vue des efforts mécaniques et chimiques. Il en est de même des dimensions. L'invention concerne à cet effet un joint d'étanchéité comportant au moins deux bagues de section droite carrée ou rectangulaire s'appliquant l'une sur l'autre caractérisé en ce que lesdites bagues sont de diamètres différents et munies d'un chanfrein sur l'une des deux arêtes respectivement intérieure du plus grand diamètre et extérieure pour la bague du plus petit diamètre. Lorsque le joint est monté dans une gorge de dimensions appropriées par rapport à celles de l'ensemble des pièces du joint selon l'invention, celui-ci présente l'avantage supplémentaire qu'il est capable d'assurer son étanchéité, en hydraulique ou en gaz, dans les deux sens d'action de la pression. L'invention sera mieux comprise en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique partielle d'un joint selon l'invention, mis en place dans un ensemble alésage-piston parcouru par un fluide sous pression P1 dans le sens indiqué par la flèche. - la figure 2 représente un montage analogue soumis à la pression P2. - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale schématique partielle d'un système d'étanchéite comprenant deux joints selon l'invention, montés tête-bêche, en place dans un ensemble alésage-piston. - la figure 4 est une vue en coupe transversale schématique partielle, pour une moitié, avant serrage et, pour l'autre moitié, après serrage, d'un système d'étanchéité associant un joint selon l'invention à une bride et une contre-bride. Avantageusement, le chanfrein en angle cité précédemment, dont est munie l'une des deux arêtes respectivement intérieure et extérieure de chacune des deux bagues, comme il vient d'être exposé, concerne toute la longueur de l'arête en question. Il a une profondeur telle qu'il ménage un méplat sur au moins l'une des deux faces, et de préférence, sur chacunes des deux faces, située respectivement de part et d'autre de ladite arête. Selon une caractéristique avantagueuse,ce méplat correspond quant à sa longueur à la moitié de la différence entre les diamètres extérieurs respectifs des deux bagues. Les matériaux utilisés à cette fin sont imposés, à cet endroit surtout, par les contraintes mécaniques. En fonctionnement, le joint d'étanchéité selon l'invention est inséré ou monté soit en gorge, soit sur un piston, soit sur le corps à étanchéifier, soit encore entre deux brides et constitue, avec les éléments mécaniques susdits, un ensemble d'étanchéité. L'invention a pour second objet cet ensemble d'étanchéité. Comme on peut le voir dans le mode de mise en oeuvre illustré sur les figures 1 et 2, la bague de plus petit diamètre 1 est montée à force sur le piston 2, tandis que la bague externe 3 est serrée dans l'alésage 4 de manière à être en fond de gorge. Les deux joints doivent pouvoir glisser l'un par rapport à l'autre le long de leur chanfrein respectif. Le fait que les bagues soient ainsi tronquées par le chanfrein en angle conformément à l'invention permet d'assurer le serrage, c'est-à-dire l'étanchéité aussi bien sur le piston que sur le corps de l'appareillage concerné. La pression a pour effet d'assurer et de favoriser le serrage donc de garantir l'étanchéité ; en effet, les deux joints peuvent glisser l'un par rapport à l'autre sous l'effet de la pression et parvenir ainsi à une position assurant l'étanchéité parfaite en trois points par serrage respectivement sur le piston, sur le diamètre extérieure de l'alésage de la gorge et sur la partie chanfreinée comme représenté par les flèches indexées A, B et C sur les figures 1 et2. Sur les figures 1 et 2, les flèches verticales visualisent l'action de poussée et de mise en position de serrage optimum exercée par la pression de fluide respectivement P1 et P2. En pratique, la pression de fluide dans un tel dispositif pourrait être appliquée aussi bien d'un côté que de l'autre. Cependant, on recommande que la bague enserrée sur le piston soit en aval de celle qui est disposée en fond de gorge par rapport au sens d'écoulement du fluide sous pression, afin d'éviter l'extrusion et de permettre à l'ensemble des deux bagues assurant joint d'étanchéité de supporter des pressions plus élevées. Selon une forme de mise en oeuvre préférée de l'invention, le système d'étanchéité peut être complété par des pièces ou éléments additionnels destinés à favoriser la mise en compression de l'ensemble des deux bagues à savoir par exemple ressort, graisse etc... Si l'on se réfère maintenant à la figure 3, on voit que l'invention peut également consister en la mise en place dans un ensemble alésage-piston, de deux joints inversés, montés tête-bêche, de façon à assurer une étanchéité convenable dans le cas ou la pression de fluide peut être exercé alternativement dans le sens P1 ou dans le sens P2 comme indiqué sur la figure 3. Le jeu X ou X' indiqué sur cette figure correspond à l'effort de poussée du fluide sur l'ensemble des deux joints respectivement sous l'action de la pression P1 ou de la pression P2. Comme l'illustre la figure 4, le joint selon l'invention peut aussi être monté sur le même principe en vue d'une utilisation sur surface plane. Le montage est identique à ce qui a été exposé plus haut, à ceci près qu'il peut concerner non plus l'étanchéification de corps cylindriques mais celle de plaques, de chapeaux, de brides, etc... Sur cette figure 4 illustrant un montage bride contre-bride, les bagues respectivement 1 et 3 coopèrent à l'étanchéité respectivement sur leur face de contact indexées par les lettres A, B, C après qu'un serrage d'une valeur correspondante à l'intervalle Y a été exercé entre les deux brides. Un tel joint est tout à fait efficace comme presse-étoupe double, éventuellement avec système de sealant, et comme joint statique de bride. Revendications 1.) Joint d'étanchéité comportant au moins deux bagues de section droite carrée ou rectangulaire s'appliquant l'une sur l'autre, caractérisé en ce que lesdites bagues sont de diamètres différents et munies d'un chanfrein sur l'une des deux arrêtes respectivement intérieure de la bague du plus grand diamètre et extérieure pour la bague du plus petit diamètre. 2') Joint d'étanchéité selon la revendication 1 caractérisé en ce que le chanfrein a une profondeur telle qu'il ménage un méplat sur au moins l'une des deux faces situées respectivement de part et d'autre de ladite arête. 3 ) Joint d'étanchéité selon la revendication 2 , caractérisé en ce que la largeur du méplat correspond à la moitié de la différence entre les diamètres extérieurs respectifs des deux bagues. 4 ) Ensemble d'étanchéité, caractérisé en ce qu'il comprend un joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et un ensemble alésage-piston dans lequel ledit joint est mis en place à force. 5 ) Ensemble d'étanchéité selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte deux joints d'étanchéité montés tête-bêche dans ledit ensemble alésage-piston. 6 ) Ensemble d'étanchéité, caractérisé en ce qu'il comprend un joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et un ensemble bride - contre-bride, auquel ce joint est associé.