Brevet FR2678039A1 — publié le 19921224

La présente invention concerne un dispositif pour assurer l'étanchéité entre deux éléments en mouvement relatif, du type comprenant au moins un anneau place dans une gorge circulaire formée dans l'un des deux éléments, ledit anneau étant en contact glissant avec l'autre élément et étant constitué par un segment. La présente invention s'applique notamment, mais non exclusivement, aux vérins hydrauliques, aux amortisseurs hydrauliques ou autres appareils hydrauliques similaires, et elle permet d'assurer l'étanchéité entre les éléments fixe et mobile de tels appareils. Il est connu d'utiliser, à titre d'anneau d'étanchéité, des anneaux en matière plastique ou en matière élastomère, éventuellement en combinaison avec une ou deux bagues anti-extrusion et/ou une bague d'appui. La section de l'anneau en matière plastique ou en matière élastomère peut avoir diverses formes, par exemple ronde, en U, en L, en V, etc . . L'étanchéité obtenue avec de tels anneaux en matière plastique ou en matière élastomère est en général bonne, mais ces anneaux présentent l'inconvénient de s'user relativement rapidement et, en outre, étant en une matière relativement molle, ils sont particulièrement sensibles aux particules étrangères, en matière plus dure que la leur, susceptibles de pénétrer dans la région du Joint d'étanchéité. Par ailleurs, il a déjà été proposé d'utiliser, comme anneau d'étanchéité, un segment, c'est-à-dire une pièce annulaire, généralement en métal, qui présente une zone de discontinuité appelée "coupe" en une région de sa circonférence. Les segments utilisés comme anneaux d'étanchéité ont l'avantage d'avoir une résistance à l'usure bien meilleure que celle des anneaux d'étanchéité en matière plastique ou en matière élastomère, mais, par contre, ils procurent une étanchéité moins bonne que ces derniers, précisément en raison de la présence de la "coupe" sus-mentionnée. La présente invention a donc pour but de fournir un dispositif d'étanchéité du type sus-indiqué, procurant une meilleure étanchéité que les dispositifs d'étanchéité antérieurement connus à segment. A cet effet, le dispositif d'étanchéité de la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend trois segments, à savoir un premier segment, qui est disposé près du fond de la gorge circulaire et qui a une largeur, mesurée dans le sens axial, à peu près égale à la largeur de ladite gorge circulaire, et des second et troisième segments, qui sont disposés axialement côte à côte dans la gorgeen contact avec celle des deux surfaces périphériques du premier segment qui est la plus éloignée du fond de la gorge, et qui ont des dimensions, mesurées dans le sens axial, telles que leur somme soit a peu près égale à la largeur de ladite gorge, les zones de coupedes premier, deuxième et troisième segments étant mutuellement décalées angulairement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront au cours de la description qui va suivre, donnée en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en élévation latérale d'un dispositif d'étanchéité conforme à la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne Il- II de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III III de la figure 2; - la figure 4 est une vue montrant, à plus grande échelle, la zone de la coupe de l'un quelconque des trois segments utilisés dans le dispositif d'étanchéité de la présente invention;; - les figures 5 à 8 sont des vues semblables à la figure 4, montrant d'autres formes possibles pour la coupe de chaque segment, la figure 8b étant une vue en coupe suivant la ligne VIfI-VIfI de la figure 8a; - la figure 9 est une vue en coupe montrant un autre arrangement possible pour le dispositif d'étanchéité de la présente invention. Le dispositif d'étanchéité représenté dans les figures 1 à 3 des dessins annexés comprend un ensemble de segments 1 logé dans une gorge circulaire 2 formée dans la surface périphérique extérieure d'un élément 3, qui peut être animé d'un mouvement de translation parallèlement à l'axe 4 par rapport à un élément fixe 5 (uniquement montré dans la figure 3). On notera que l'élément 3 peut être fixe. Dans ce dernier cas, ce serait l'élément 5 qui serait mobile en translation parallèlement à l'axe 4. L'élément 3 peut être par exemple le piston d'un vérin hydraulique, tandis que l'élément 5 peut être le cylindre dudit vérin. Comme cela est mieux visible dans la figure 3, l'ensemble de segments 1 comprend trois segments, à savoir un segment intérieur 6 et deux segments extérieurs 7 et 8. Comme cela est montré dans la figure 2, la coupe 6a du segment intérieur 6 est décalée angulairement par rapport aux coupes 7a et 8a des segments extérieurs 7 et 8, et la coupe 7a du segment extérieur 7 est décalée angulairement par rapport à la coupe 8a de l'autre segment extérieur 8. De préférence, les trois coupes 6a, 7a et 8a sont décalées angulairement de 120 les unes par rapport aux autres. Comme montré dans les figures 1 et 4, les coupes 6a, 7a et 8a des trois segments 6, 7 et 8 sont par exemple du type à recouvrement. Bien que les trois segments 6, 7 et 8 soient montrés dans la figure 4 comme ayant la même largeur, mesurée dans le sens de l'axe 4, le segment intérieur 6 a en réalité une plus grande largeur que les deux autres segments 7 et 8 comme cela est montré dans la figure 3. Plus précisément, le segment intérieur 6 a une largeur à peu près égale ou légèrement inférieure à la largeur de la gorge circulaire 2, tandis que les deux segments 7 et 8 ont des largeurs telles que leur somme soit à peu près égale ou légèrement inférieure a la largeur de la gorge circulaire 2.De préférence, la somme des largeurs des deux segments extérieurs 7 et 8 est égale à la largeur du segment intérieur 6, bien qu'une égalité stricte ne soit pas absolument indispensable. De même, les largeurs respectives des segments 7 et 8 ne sont pas nécessairement égales. Les segments 6, 7 et 8 peuvent être réalisés en n importe quelle matière habituellement utilisée pour la fabrication des segments d'étanchéité et propre à leur conférer à la fois une bonne résistance à l'usure et une bonne aptitude au frottement, comme par exemple certaines fontes spéciales. Le dispositif d'étanchéité représenté dans les figures 1 à 3 fonctionne de la manière suivante. On supposera que la pression du fluide de travail agit sur le dispositif d'étanchéité comme indiqué par les flèches P dans la figure 3. Dans ces conditions, sous l'effet de la pression P, le segment 6 est fermement pressé contre la paroi 2a de la gorge 2, le segment 7 est fermement pressé contre le segment 8, qui est à son tour fermement pressé contre la paroi 2a de la gorge 2. Simultanément, le fluide sous pression qui pénètre Jusqu'au fond de la gorge 2 par l'étroit espace entre la paroi 2b de cette gorge et les segments 6 et 7 et qui agit sur la surface cylindrique intérieure du segment 6, provoque l'expansion de ce segment 6 radialement vers l'extérieur, par déformation élastique de ce segment. Ainsi, la surface périphérique extérieure du segment 6 est fermement appliquée contre la surface cylindrique intérieure des deux segments 7 et 8, provoquant aussi leur expansion radiale, de sorte que la surface périphérique extérieure des deux segments 7 et 8 est elle-même appliquée contre la surface cylindrique intérieure 9 de l'élément 5, par exemple la paroi intérieure du cylindre d'un vérin hydraulique. Comme les coupes 7a et 8a des deux segments 7 et 8 sont décalées angulairement l'une par rapport a l'autre, le segment 8 bloque les fuites de fluide qui ont pu passer à travers la coupe 7a du segment 7.De même, étant donné que les coupes 7a et 8a des deux segments 7 et 8 sont décalées angulairement par rapport à la coupe 6a du segment 6, les segments 7 et 8 bloquent les fuites de fluide qui ont pu passer à travers la coupe 6a du segment 6, et le segment 8 empêche ces fuites de s'échapper vers le côté aval du joint d'étanchéité, c'est-à-dire de l'autre côté du joint par rapport au côté sur lequel la pression P est appliquée. Il est clair qu'avec la combinaison des trois segments 6, 7 et 8 qui a été décrite ci-dessus, il est possible d'obtenir une bien meilleure étanchéité que dans le cas où un seul segment est prévu. Bien que dans la description qui précède les coupes 6a, 7a et 8a des trois segments 6, 7 et 8 sont du type à recouvrement, lesdites coupes peuvent avoir toute autre forme connue pour les segments d'étanchéité, comme par exemple une coupe du type à bords droits (figure 5), une coupe du type à bords obliques (figure 6), une coupe du type à accrochage (figure 7), ou encore une coupe du type étanche (figures 8a et 8b), la figure 8b montrant la section droite du segment dans la zone C de la coupe. En outre, bien que les coupes 6a, 7a et 8a des trois segments 6t 7 et 8 du dispositif d'étanchéité montré dans les figures 1 à 3 ont toutes la même forme, du type à recouvrement, les trois coupes 6a, 7a et 8a peuvent avoir des formes différentes les unes des autres. Par exemple, la coupe 6a du segment 6 peut avoir la forme montrée dans les figures 8a et 8b, tandis que les coupes 7a et 8a des segments 7 et 8 peuvent avoir la forme montrée dans la figure 4. La figure 9 montre un autre arrangement possible pour le dispositif d'étanchéité de la présente invention. Dans la figure 9, les éléments qui sont identiques ou qui Jouent le même rôle que dans les figures 1 à 3 sont désignés par les mêmes numéros de référence. Le dispositif d'étanchéité représenté dans la figure 9 diffère essentiellement de celui montré dans les figures 1 à 3 par le fait que la gorge circulaire 2, dans laquelle est logé l'ensemble 1 des trois segments 6, 7 et 8 > est formée dans la surface cylindrique intérieure 19 d'un élément 15, tandis que les deux segments 7 et 8 sont en contact, par leur surface cylindrique intérieure, avec la surface cylindrique extérieure d'un élément 13. L'élément 13 peut être par exemple la tige de piston d'un vérin hydraulique et l'élément 15 un bouchon d'extrémité du cylindre du vérin hydraulique.Comme dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, le segment 6, c'est-à-dire le plus large des trois segments, est celui des trois segments qui se trouve le plus à l'intérieur de la gorge 2, donc le plus près du fond de celle-ci, les deux autres segments 7 et 8 étant en contact glissant avec l'élément 13.De manière similaire, les coupes (non montrées dans la figure 9 > des trois segments 6, 7 et 8 sont décalées angulairement les unes par rapport aux autres, par exemple d'une manière semblable à celle montrée dans la figure 2, et elles peuvent avoir diverses formes comme celles montrées par exemple dans les figures 4 a 8. Le dispositif d'étanchéité montré dans la figure 9 fonctionne de la même manière que celui illustré par les figures 1 à 3, excepté que, dans le cas de la figure 9, les segments 6, 7 et 8 tendent à se contracter radialement sous l'effet de la pression du fluide de travail. Il va de soi que les formes d'exécution de l'invention qui ont été décrites ci-dessus ont été données à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour assurer l'étanchéité entre deux éléments (3, 5; 13, 15) en mouvement relatif, comprenant au moins un anneau (6 > placé dans une gorge circulaire C2) formée dans l'un des deux éléments, ledit anneau étant en contact glissant avec l'autre élément et étant constitué par un segment, caractérisé en ce qu'il comprend trois segments (6, 7 et 8), à savoir un premier segment (6), qui est disposé près du fond de la gorge circulaire (2) et qui a une largeur, mesurée dans le sens axial, à peu près égale à la largeur de ladite gorge circulaire, et des second et troisième segments (6) qui est la plus éloignée du fond de la gorge, et qui ont des dimensions, mesurées dans le sens axial, telles que leur somme soit à peu près égale à la largeur de ladite gorge, les zones de coupe (6a, 7a et 8a) des premier, deuxième et troisième segments (6, 7 et 8) étant mutuellement décalées angulairement. 2. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones de coupe (6a, 7a et 8a) des trois segments sont décalées angulairement d'environ 12O'.