Brevet FR2617939A1 — publié le 19890113

La présente inyention concerne un joint destiné à assurer l'étanchéité des interfaces présentées par des tiges ou des pistons séparant ou traversant des enceintes soumises à des différences de pression pouvant atteindre plusieurs milliers de bars. Selon les procédés de l'art antérieur, pour s'adapter aux variations des jeux à combler, entre pièce mâle et pièce femelle, séparant des enceintes soumises à pression et accepter l'inégalité de ces jeux, les défauts de concentricité, les sollicitations radiales, la dilatation etc..., une lèvre activée dans un logement est maintenue en contact avec la surface à étancher, soit par un dispositif élasti-que de précontrainte développant une action radiale directe, soit par un ou plusieurs éléments en forme de coin transformant la poussée axiale de la pression à étancher, ellemême en action radiale sur la lèvre active en prenant appui sur la paroi radiale antagoniste du logement de joint. Dans le premier cas, la lèvre active est souple, peu résistante aux pressions élevées. Elle peut se soulever, brouter, voire se retrousser et s'avère mal adaptée pour assurer l'étanchéité aux pressions élevées. Dans le deuxième cas en prenant appui sur les parois radiales antagonistes formées par le logement de joint et la surface à étancher, le degré de liberté radiale indispensable est très réduit, voire contrarié et la poussée axiale proportionnelle à la pression à étancher engendre des contraintes radiales très élevées de nature à augmenter sensiblement les frottements, l'échauffement, l'usure, lesquels accélèrent la détérioration. Le but de la présente invention est de réaliser un joint particulièrement bien adapté pour assurer l'étanchéité des interfaces présentées par des tiges ou des pistons séparant des enceintes, soit de l'atmosphère, soit entre elles, et soumises à des différences de pression pouvant atteindre plusieurs milliers de bars, tout en acceptant les variations et les inégalités des jeux résiduels des interfaces mécaniques et en assurant une compensation automatique de l'usure. Conformément à la présente invention, ce but est atteint par le fait que la bague principale pourvue d'un talon d'appui est précontrainte radialement au niveau précis de sa lèvre active par un anneau rigide ou semi-rigide qui l'entoure, lequel anneau est comprimé axialement contre la lèvre active, indépendamment de la pression du fluide qui l'environne. Cet anneau rigide ou semi-rigide présente un degré de liberté radiale à l'intérieur du logement de joint pour absorber les variations et les inégalités des jeux résiduels des interfaces mécaniques. Selon des modalités de réalisation de la présente invention - l'anneau rigide est une bague réalisée dans un matériau dur, laquelle bague reçoit la poussée axiale d'un élé ment ressort. - l'anneau semi-rigide est une bague élastique comprimée entre la lèvre active et le logement de joint pour assu rer simultanément le maintien de la dite lèvre active et le degré de liberté radiale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 représente en coupe longitudinale un premier mode de réalisation pour joint d'étanchéité de tige. La figure 2 représente en coupe longitudinale un deuxième mode de réalisation pour joint d'étanchéité de tige. La figure 3 représente en coupe longitudinale un troisième mode de réalisation pour joint d'étanchéité de piston. Dans le mode de réalisation de l'invention représenté par la figure 1, la bague principale 1 est réalisée dans un matériau plastique approprié, et présente à l'arrière un talon d'appui 2 et à l'avant, côté pression, une lèvre active 3 au droit de laquelle la périphérie extérieure est de forme tronconique mâle. Une bague rigide 4 de forme intérieure tronconique femelle s emboîte sur le cône mâle de la lèvre active 3. L'angle au sommet du cône mâle est légèrement plus petit que celui du cône femelle, de manière à localiser le contact à l'extrémité de la périphérie extérieure de la lèvre 3. La bague rigide 4 est autocentrée sur la lèvre 3 et elle est libre radialement du fait du jeu 10. Des canaux 5 sont ménagés dans la bague rigide 4 pour permettre à la pression du fluide à étancher de s'établir dans la chambre 8. Une bague élastique 6 comprime la bague rigide 4 contre l'extrémité de la lèvre active 3, ce qui a pour résultat d'appliquer la lèvre 3 contre la surface de la tige 11. Une bague torique élastique 7 assure l'étanchéité statique entre la paroi extérieure du logement de joint 9 et la périphérie de la bague principale 1 en prenant appui sur le couvercle 12 de fermeture du logenent de joint. Dans le mode de réalisation de l'invention représenté par la figure 2, la bague principale 1 est réalisée dans un matériau plastique approprie et présente à l'arrière un talon d'appui 2 et à l'avant côté pression une lèvre active 3 au droit de laquelle la périphérie extérieure est de forme tronconique mâle. Une bague semi-rigide 13 s'emboîte sur le cône mâle de la lèvre active 3. Cette bague 13 est comprimée entre la levure active 3 et les parois appropriées du logement de joint 9, ce qui a pour résultat d'appliquer la lèvre active 3 contre la surface de la tige 11. Des canaux 5 sont ménagés dans le logement de joint 9 pour permettre à la pression du fluide à étancher de s'établir dans la chambre 8. L'élasticité propre de la bague semi-rigide 13 assure un degré de liberté radiale. Comparativement au mode de réalisation de la figure 1, le mode de réalisation de la figure 2 autorise la mise en place par déformation du joint torique 7, de la bague semi-rigide 13 et de la bague principale 1 dans un logement de joint 9 du type fermé, c'est-à-dire ne comportant pas le couvercle rapporté 1 2 de la figure 1. Dans le mode de réalisation de l'invention représenté par la figure 3, la bague principale 1 est réalisée dans un matériau plastique approprié et présente à l'arrière un talon d'appui 2 et à l'avant, côté pression, une lèvre active 3 au droit de laquelle la périphérie intérieure est de forme tronconique femelle. Une bague rigide 4 de forme tronconique mâle s'emboîte dans le cône femelle de la lèvre active 3, l'angle au sommet du cône mâle est légèrement plus grand que celui du cône femelle, de manière à localiser le contact à l'extrémité de la périphérie intérieure de la lèvre 3. La bague rigide 4 est autocentrée sur la lèvre 3 et elle est libre radialement du fait du jeu 10. Des canaux 5 sont ménagés dans la bague rigide 4 pour permettre à la pression du fluide à étancher de s'établir dans la chambre 8. Une bague élastique 6 comprime la bague rigide 4 contre l'extrémité de la levre active 3, ce qui a pour résultat d'appliquer la lèvre 3 contre la surface de l'alésage 11. Un joint torique élastique 7 assure l'étanchéité statique entre la paroi intérieure du logement de joint 9 et la périphérie de la bague principale 1 en prenant appui sur le couvercle 12 de fermeture du logement de joint. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par I'homme de l'art aux dispositions ci-avant décrites uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.' Joint d'étanchéité des interfaces présentées par des tiges ou des pistons séparant ou traversant des encein tes soumises à pression comprenant Une bague principale (1) pourvue d'un talon (2) et d'une lèvre active (3) placée dans un logement de joint (9) comportant une chambre (8). Caractérisé, en ce qulil comprend en outre un anneau rigide ou semi-rigide (4) (13) s'emboîtant sur la bague principale (1) pour appliquer la lèvre active (3) sur la surface à étancher (11), l'anneau rigide ou semi-rigide (4) (13) disposant d'un degré de liberté radiale. 2. Joint d'étanchéité selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'anneau rigide est une bague (4) comprimée axialement contre la lèvre active (3) par un élément ressort (6) indépWldamment de la pression qui ltenvi- ronne. 3. Joint d'étanchéité selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'anneau semi-rigide est une bague élastique (13) comprimée entre la lèvre active (3) et le logement de joint (9) pour assurer simultanément le contact de la dite lèvre active sur la surface (11) et le degré de liberté radiale accepté par l'élasticité propre de la bague 13. 4. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comprend une ba gue torique élastique (7) comprimée entre la périphérie de la bague principale (1) au droit du talon (2) et la paroi du logement de joint (3). 5. Joint d'étanckéité selon les revendications 1.2.4. caractérisé en ce qu'il est prévu dans la bague rigide (4) des canaux (5) permettant à la pression à étancher de s'établir dans la chambre (8). 6. Joint d'étanchéité selon les revendications 1.3.4. caractérisé en ce qu'il est prévu des canaux (5) ménagés dans le logement de joint (9) permettant à la pression de s'établir dans la chambre (8). 7. Joint d'étanchéité selon la revendication 2 caractérisé en ce que la compression axiale de l'élément ressort (ó) agissant sur la bague (4) contre la lèvre active (3) et associée à la partie tronconique de la bague (4) induit une composante radiale ponctuelle sur la lèvre active (3) appliquant cette dernière sur la surface (11) avec une force de valeur constante et indépendante de la pression environnante du fluide à étancher. 8. Joint d'étanchéité selon la revendication 3 caractérisé en ce que la compression de la bague élastique (13) associée à la partie tronconique de la lèvre active (3) induit une composante radiale ponctuelle sur la lèvre active (3) appliquant cette dernière sur la surface (11) avec une force de valeur constante et indépeiidante le la pression environnante du fluide à étancher.