Brevet FR2620784A1 — publié le 19890324

I Z620784 L invention concerne un clapet, concu pour un carter ayant un passage cylindrique d'ecoulement de fluide, dans lequel se deplace axlalement un piston qui comporte une rainure annulaire ou se trouve logee une bague d'etancheite dont la section est trapezoidale. Cette bague prend appui, avec le plus court des cotes paralleles du trapeze sur la surface interne de contact du carter. L'espace de la rainure limite par les parties postérieures de la bague d'etancheite communique par un canal avec le cote haute pression du clapet. On connait, par le brevet DE-PS 17 75 748, un clapet de cette nature qui se presente sous forme d'un piston cylindrique et qui doit toujours, meme en cas de pressions extremement elevees appliquees d'un seul cote, assurer, d'une maniere fiable, l'étancheite en position fermee et, de plus, sans risque de grippage, passer, sous pleine pression, de la position de fermeture a la position d ouverture aussi souvent que necessaire sans deteriorer la bague d'etancheite. A cet effet, une deuxième bague' d'etancheite est prevue dans l'espace posterieur de la rainure, cette bague étant constituée d'un materiau d'une elasticite superieure a celle du materiau de la première bague d'etancheite. De plus, cette deuxième bague d'etancheite est comprimee entre la premiere bague d'etancheite et le fond de la rainure, l'espace postérieur de la rainure communiquant, par un deuxèleme canal, avec le cote basse pression du piston et les deux canaux de liaison etant separes l'un de l'autre par la deuxième bague d etancheite. Dans ce clapet connu, la deuxième bague d'etanchelte joue donc un role d'etancheification propre, indépendamment de la première bague d'étancheite. Mais, comme cette deuxième bague doit imperativement etre faite d'un matériau d'une élasticité supérieure a celle du materlau de la première bague, elle est, de ce fait, moins apte a supporter des températures élevees. Or, si elle perd son elasticite sous l'influence des hautes temperatures, sa capacaite a maintenir la première bague d'étancheite en position de fermeture, voire meme de l'amener en position 2 2620784 die fermeture, diminue en consequence, alors qu'il s agit. precisement de l'une de ses fonctions. L invention a donc pour but de fournir un clapet qui, tout en conservant les avantages du piston cylindrique connu, reponde par ses moyens ci d'etancheification aux exigences elevees, notamment en ce qui concerne l.a resistance a la temperature. Selon l'invention, ce clapet est conçu pour un carter ayant un passage cylindrique d'écoulement de fluide, dans lequel se deplace axialement un piston pourvu d'une rainure annulaire ou se trouve logee une bague d'etancheite de section trapezoîdale,. pouvant etre comprimee et ayant le plus court des cotes paralleles du trapeze en appui sur la surface interne de contact du carter, l'espace de la rainure limite par les parties posterieures de la bague d'etancheite communiquant, par l'intermedlaire d'un canal, avec le cote haute pression du clapet, lequel est remarquable par le fait qu'au moins une rondelle élastique annulaire est adjointe a la bague d'etancheite et que cette rondelle elastique annulaire peut etre comprimee, moyennant une tension initiale radiale, contre une partie posterieure de la bague d'etanchelte. Conformement a l'invention, la rondelle élastique annulaire, adjointe a la bague d'etancheite et qui est insensible a la température, force, sous l'action d'une tension initiale radiale, sur la partie postérieure de la bague d'etancheite et repousse l'ensemble de cette dernière radlalement vers l'exterleur. De ce fait, la bague d'etancheite est maintenue, par le plus court des cotes parallèles de sa. section trapézoidale, contre la paroi intérieure du passage cylindrique d'écoulement de fluide, sous une pression superficielle suffisamment élevée, assurant l'etancheité. Une deuxième bague d'etancheité, fabriquée a partir d'un matériau particulièrement élastique, n'est donc pas obligatoire pour obtenir une étancheite suffisante sous l'effet de la pression et de la température. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, une rainure annulaire est prevue sur chacune des deux faces de la bague d'étanchéité pour recevoir une rondelle élastique annulaire qui depasse 3 2620784 lateralement de cette bague d'etanchelte. Dans ce mode de realisation, la rondelle elastique annulaire, situee du cote haute pression, a pour effet, non seulement de deplacer radialement vers l'exterieur la bague d'etanchelte, mais egalement, d'appliquer cette derniere radlalement, vers l'interieur, contre le fond de la rainure annulaire du piston mobile. Par consequent, la bague d'etanchelte se deplace axialement sous l'effet de la pression a partir du cote haute pression. De ce fait, la rondelle elastique annulaire qui depasse lateralement de la bague d'etanchelte et situee du cote oppose au cote haute pression est comprimee contre la surface intérieure de la rainure annulaire du piston et appliquee par compression au fur et a mesure du deplacement axial de la bague d etancheite et s enfonce progressivement dans la rainure annulaire en forme de coin, evasee vers l'exterieur, prevue pour la recevoir. La uonl'guration de la section en forme de coin, correspondant a la rainure annulaire de la bague d'etanrchelte, a pour effet, lors de l'enfoncement de la rondelle elastique annulaire dans cette rainure annulaire, de comprimer fermement la base de la bague d'étancheite, a section en queue d'aronde, contre le fond de la rainure annulaire du piston axialement mobile. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, au moins une rondelle élastique annulaire, formee a partir d'un ressort helicoldal, est encastree a l'interieur d'une bague complémentaire qui prend appui radialement vers l'exterieur contre la partie postérieure de la bague d'etancheité et radialement, a l'interieur, contre le fond de la rainure annulaire, et qui est constituée d'un matériau plus elastique que cette bague d'étancheité. Dans ce mode de realisation, la rondelle élastique annulaire, formee a partir d'un. ressort helicoidal, a pour effet de repousser radialement vers l'extérieur la bague d'etanchelte dont le plus court des cotes paralleles de sa section trapezoidale vient prendre appui contre la paroi interieure du passage cylindrique d'écoulement en assurant l'etancheite. Cette bague complementaire, en revanche, est liberee de la fonction de déplacement et n'assure plus que le role d'etanchelfication de la zone situee entre la 4 2620784 partie posterieure de la bague d'etanchelte et le fond de la rainure annulaire. Cette bague complémentaire, réalisee dans un mater.au plus elastique que la bague d'etancheite, est aussi en mesure d'assurer cette fonction d'etancheification proprement dite, meme lorsqu'elle est exposee a des temperatures élevees qui. ont une influence si deéfavorable sur son pouvoir de tension radiale que, seule, elle ne serait pas en mesure de repousser radialement vers l'exterieur la bague d'etancheite. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la bague complementaire est constituee de deux moities d'anneau fermees, disposees en écartement axial l'une de l autre. Dans ce mode de realisation, les deux moitiés d'anneau encadrent, en forme de coquille, la rondelle elastique annulaire constituee par un ressort helicoldal et, de ce fait, les bourrelets de bordure des moitiés d'anneau, situes en regard les uns des autres, peuvent former des levres d'etancheite. Celles-ci deplaceront plus ou moins, l'un par rapport a l'autre, les bourrelets de bordure de la moitie d'anneau, situee du cote haute pression, contre l'action du ressort helicoidal de sorte que le fluide sous pression penetrera dans l'espace annulaire occupe par ce ressort helicoidal et exercera sur les bourrelets du bord de l'autre moitié d'anneau, opposee au cote haute pression, une force d'expansion. Un bourrelet de chaque moitié d'anneau est de ce fait comprime contre le cote parallele le plus long de la section trapezoidale de la bague d'étancheite, tandis que l'autre bourrelet est comprime contre le fond de la rainure annulaire du piston. Ces bourrelets agissent ainsi comme des levres d'étancheite et empechent un debordement du fluide sous pression à la partie postérieure de la bague d'étanchelte, laquelle est comprimée, par la force d'expansion du ressort hélicoïdal, contre la paroi interieure du passage cylindrique d'écoulement de fluide et, de ce fait, assure directement elle-meme l'etanchelte dans cette zone. D'autres caracteristiques de l'invention apparaitront de la description suivante de deux modes de 5.2620784 realisation, donnes a titre d'exemples non limitatifs, d un clapet conforme a l'invention et representes, en section partielle, dans les dessins ci-joints, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe partielle d'un piston avec une bague d'etanchelte detendue constituée d'une section trapezoidale.et d'une section en queue d'aronde; - la figure 2 montre la partie de piston de la figure 1 engagee dans une partie de carter cylindrique avec la bague d'etancheéite en position tendue; - la figure 3 est une vue en coupe partielle d'un piston avec une bague d'etancheîte detendue, de section trapezoidale dans l'ensemble, et une bague complementaire constituee de deux moities d'anneau; - - la figure 4 montre la partie de piston de la figure 3 engagee dans une partie de carter cylindrique avec la bague d etancheite en position tendue. Dans le mode de realisation représente dans les figures 1 et 2, une rainure annulaire 2 est prevue dans un piston 1, mobile dans le sens axial, rainure dans laquelle se trouve une bague d'etanchelte 3. Cette derniere est constituee d une section trapezoidale 4 et d une section en queue daronde 5. Il est ainsi forme, sur chacun des deux cotes de la bague d'etancheite 3, une rainure 6, en forme de coin, allant en s 'evasant vers l'exterieur, dans laquelle s emboite une rondelle élastique annulaire 7, adaptee a la section de cette rainure, de telle sorte qu'une de ses parties deborde de la limite latérale de la bague d'etancheite 3. Lorsque le piston 1 ainsi équipe est introduit dans un carter cylindrique 8, les rondelles élastiques 7 compriment radialement vers l'extérieur la bague d'etancheite 3 contre l'interieur du carter 8 et assurent l'etanchelte entre le cote haute pression, situe sur la gauche de la bague d'étancheite 3, et le côte basse pression, situe sur la droite de cette bague d'étanchéité 3. Le fluide sous pression arrive, dans le sens des flèches representees dans la figure 2, a la bague d'etanchelte 3 et deplace celle-ci de la gauche vers la droite en enfonçant ainsi, progressivement, la rondelle elastique annulaire 7, situee a l'oppose du cote haute 6 2620784 pression dans la rainure concernee 6 et, par consequerit comprimant le cote parallele court de la section trapezoidale de la. bague d'etanchelte 3 encore plus fermement dans le sens radial vers l exterieur contre la paroi interieure du carter 8. Mais, en meme temps, la sectior, 5, en forme de queue d'aronde, est egalement comprrrlee, par la rondelle elastique annulaire 7, dans le sens radial, vers l'interieur, contre le fond de la rainure annulaire 2, de sorte que la bague d'etanchelte 3 assure une separation hermetique entre le cote haute pression et le cote basse pression du carter 8. Dans le mode de realisation représente dans les figures 3 et 4, une bague d'etanchelte 3' est disposée dans la rainure annulaire 2 du piston 1, inchange par rapport au mode de realisation des figures 1 et 2, laquelle bague presente, dans l'ensemble, une section trapezoîdale. Sur le plus long des cotes paralleles de la section trapezoidale, la bague d'etancheite 3', repose sur une bague complementaire 9, constituee de deux moitiés d'anneau 10 fermees,]esquelles, a leur tour, reposent sur le fond de la rainure annulaire 2 du piston. Sur chacun des cotes se faisant face des mo.ties d'anneau 10 est prevu un evidement 11 dans lequel est logee une rondelle élastique annulaire 7' realisee sous forme d'un ressort helicoidal. Lorsque le piston 1 ainsi équipe est introduit dans le carter cylindrique 8, la rondelle élastique annulaire 7' repousse la bague d'étancheité 3' radialement vers l'exterieur, contre l'interieur du carter 8, et assure de nouveau l'etanchelte entre le cote haute pression, situe sur la gauche de la bague d'étanchéité 3', et le cote basse pression, situe sur la droite de cette bague d'etancheite 3'. Le fluide sous pression qui parvient, dans le sens des fleches représentées dans la figure 4, à la bague d'etancheite 3' et a la bague complémentaire 9, arrive, par l'intermediaire de la moitie d'anneau 10 située du cote haute pression, dans la zone delimitee par les évidements 11 et repousse les bourrelets 12, de la moitie d'anneau 10 situee du cote inverse au cote haute pression, de sorte que ces bourrelets font office de levres d'étancheité. De 7 2620784 ce fait, nun seulement le cote parallele le plus court de la section trapezoidale de la bague d'etancheîte 3 est comprime encore plus fermement dans le sens radjal vers l'exterieur, contre l'interieu3 du carter 8, mais, en meme temps, la zone situee entre le cote parallele le plus long de la section trapezoidale de la bague d'etanchelte 3 et le fond de la rainure annulaire 2 dcu piston est rendue efficacement etanche par les bourrelets 12 de la moitie d'anneau concernee 10, de sorte que la bague d'etancheite 3, agissant conjointement avec la bague complémentaire 9, assure, elle aussi, une separation hermetique entre le cote haute pression et le cote basse pression du carter 8. 8 2620784 RH E V E N D I C A T ION S 1.- Clapet, conçu pour un carter ayant un passage c.ylindridque ci ecoulement de fluide, dans lequel se dep.lace axlalement un piston (1) pourvu d'une rainure annulaire (2) ou se trouve logee une bague d'etancheite (3,3), de section trapezoidale, pouvant etre c:omprimee, et ayant le plus court des cotes paralleles du trapeze en appui sur la surface interne de contact du carter (8), l'espace de la rainure limite par les parties posterieures de la bague d'etanchel.te (3,3') communiquant, par l'intermediaire d'un canrial, avec Je cote haute pression du clapet, lequel est caracterise par le fait qu'au moins une rondelle élastique annulaire (7,7) est adjointe a la bague d etanchelte (3,3'), et que cette rondelle elastique peut etre comprimee moyennarnt une tension initiale radiale, contre une partie pusterieure de la bague d'etancheéite (3,3'). 2.- Clapet selon la revendication 1, caractérise par le fait que chacun des deux cotes de la bague d 'etanch eLte (3) comporte une rainure annulaire de retenue (6), evasiee en forme de coin, destinee a recevoir une rondelle elastique annulaire (7) conçue pour déborder lateralement de la bague d'etanchelte (3). 3.- Clapet selon la revendication 1, caracterise par la fait qu'au moins une rondelle élastique annulaire (7'), constituee par un ressort helicoidal, est encastree dans une bague complémentaire (9), prenant appui radialement vers l'exterieur contre la partie posterieure de la bague d'étancheite (3'), et radialement vers l'intérieur contre le fond de la rainure annulaire (2) du piston, cette bague complementaire (9) etant constituée en un matériau plus élastique que celui constituant la bague d'étanchéité (3'). 4.- Clapet selon la revendication 3, caractérise par le fait que la bague complementaire (9) est constituée de deux moities d'anneau (10) fermees et écartees axialement 1 une de l' autre.