Brevet FR2690498A1 — publié le 19931029

L'invention part d'un élément d'obturation pour boucher des orifices ou des canaux de passage de fluide de pression dans un corps, un boîtier ou ana- logue, en particulier dans des organes pneumatiques, 5 comprenant une bague d'étanchéité placée dans une gorge annulaire et assurant la fonction d'étanchéité et des moyens de maintien disposés axialement à distance de la bague d'étanchéité en assurant la fonction de maintien en place. on connaît déjà un tel élément d'obturation par le document DE-OS 22 30 710, comprenant une pièce de fermeture pressée dans un orifice de diamètre constant et possédant sur son segment situé à l'intérieur une gorge annulaire recevant un joint torique, tandis que15 son segment extérieur présente des entailles prisma- tiques réparties sur la périphérie et qui assurent la fonction de maintien en place Les bords formés sur les entailles et qui dépassent du diamètre extérieur de la pièce de fermeture, refoulent du matériau du corps,20 boîtier ou analogue dans les évidements formés par les entailles lorsque cette pièce est enfoncée par pression dans l'orifice, ce qui crée une sorte d'assemblage par imbrication de formes Bien que cet élément d'obturation de construction relativement simple soit rela- tivement long en raison de la séparation dans l'espace des moyens pour assurer la fonction d'étanchéité et la fonction de maintien en place, il a néanmoins l'incon- vénient de ne pas produire une fixation particulièrement sûre car l'assemblage par imbrication ce formes est30 localement très limité, ce qui a des conséquences nuisibles surtout sous des pressions élevées Cependant, cet élément d'obturation a surtout l'inconvénient qu'il n'est pas réutilisable Dans le cas de son emploi prévu dans des appareils hydrauliques, la pièce de fermeture35 n'est presque pas démontable, ou seulement difficile- ment, et elle ne peut pas être réutilisée après le démontage Son montage est généralement possible seule- ment à l'aide d'outils spéciaux, de sorte qu'il n'est pas réalisable par le client Un autre inconvénient de cet élément d'obturation est que le joint torique est facilement endommagé lors du montage dans l'orifice d'un corps, boîtier ou analogue, surtout lorsqu'on doit faire passer l'élément par-dessus un orifice débouchant radialement dans l'orifice recevant l'élément et que cet orifice transversal présente des bavures Il s'y ajoute que cet élément d'obturation convient seulement pour des orifices à tolérances serrées. L'invention vise notamment à procurer un élément d'obturation n'ayant pas les inconvénients qui viennent d'être décrits. A cet effet, un élément d'obturation comme défini au début est caractérisé en ce que la gorge annulaire recevant la bague d'étanchéité est délimitée par une pièce formant un guide-joint et par une douille de serrage déplaçable axialement par rapport à lui, que20 la douille de serrage comporte, sur son côté éloigné de la bague d'étanchéité, des bras élastiques de serrage qui sont déplaçables radialement par un cône de serrage situé à l'intérieur et une vis de serrage placée au centre du guide-joint, et que les bras de serrage portent une arête coupante faisant radialement saillie vers l'extérieur. Comparativement à l'état de la technique, l'élément d'obturation selon l'invention a l'avantage de permettre un bouchage absolument étanche, résistant à des pressions élevées, même sous une charge dynamique, d'orifices ayant des tolérances grossières et ce par des moyens relativement simples et sans faire appel à des outils spéciaux L'assemblage par imbrication de formes est réalisé de manière qu'une haute action de maintien35 en place et d'étanchéité soit garantie, également après que l'assemblage vissé a pris sa place définitive au j cours du fonctionnement Il est en outre particulière- ment avantageux que l'élément d'obturation soit réuti- lisable aussi souvent qu'on le désire puisque ses pièces constitutives ne sont pas soumises à des phénomènes d'usure particuliers Comme l'élément d'obturation peut être monté et démonté à l'aide d'outils simples, ces opérations sont également réalisables par le client Il est en outre très avantageux que la bague d'étanchéité ne puisse pas être endommagée lors du montage de l'élé- ment d'obturation puisque sa compression et par suite son application contre la paroi de l'orifice s'effec- tuent seulement lorsque l'élément occupe déjà sa posi- tion de montage définitive Lors de la mise en place dans un canal par exemple, on peut donc faire glisser l'élément d'obturation par-dessus d'embouchures d'ori- fices transversaux sans que la bague d'étanchéité vienne en contact et risque d'être endommagée par des arêtes vives De plus, s'il s'agit d'orifices ou de canaux traversants, l'élément d'obturation peut être monté dans n'importe quelle position désirée dans le corps, le boîtier ou analogue, ce qui permet par exemple de séparer l'un de l'autre deux emplacements de soupapes quelconques dans des barrettes de raccordements pneuma- tiques ou des blocs de distribution En raison de sa construction, l'élément d'obturation convient aussi pour être utilisé sous différentes grandeurs nominales et il se prête également ce qui est important à la minia- turisation Il est utilisable en plus dans des orifices dont les diamètres varient fortement, comme cela est le cas notamment pour des pièces extrudées. Différents modes de mise en oeuvre et perfec- tionnements seront décrits dans ce qui suit Ils favo- risent en particulier une construction relativement simple, économique et d'une mise en oeuvre facile, alors qu'il s'agit d'un élément d'obturation réutilisable qui se laisse en plus monter et démonter facilement et répond à des exigences de sécurité sévères. Un mode de réalisation particulièrement avantageux est caractérisé en ce que les bras de serrage présentent des épaulements qui limitent la profondeur de pénétration des arêtes coupantes dans la paroi inté- rieure de l'orifice puisque cet épaulement provoque une brusque élévation du couple de serrage appliqué, éléva- tion qui peut facilement être perçue par le monteur et10 lui signale que l'élément d'obturation a convenablement été fixé. Une construction courte est favorisée parti- culièrement par un mode de réalisation selon lequel le guide-joint présente, sur son côté éloigné de la douille15 de serrage, des faces d'attaque d'une clé pour empêcher la rotation lors du serrage, en particulier un hexagone extérieur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que du dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une coupe axiale d'un élément d'obturation à l'état détendu, après son intro- duction dans un orifice du corps d'un appareil; la figure 2 est une coupe analogue de cet élément à l'état monté: et la figure 3 est une vue de côté de l'élément d'obturation, prise dans le sens de la flèche A sur la figure 2.30 La figure 1 montre une coupe axiale d'un élément d'obturation 10 servant à boucher un orifice Il de passage de fluide de pression dans un corps 12 De tels éléments sont employés surtout dans la pneumatique pour la fermeture sûre et surveillable d'orifices, afin35 de séparer, pour ce qui concerne la circulation du fluide, deux zones de pression différentes ou deux emplacements de soupapes en cas de pilotage de plusieurs soupapes pneumatiques à partir d'une barrette commune de raccordements ou sur un bloc de distribution. Comme le montre plus clairement la figure 1, l'élément d'obturation 10 est encore à l'état détendu et a été glissé dans un orifice Il accessible à partir des deux extrémités et situé dans le corps 12 en aluminium d'un bloc de distribution L'élément d'obturation 10, constitué de plusieurs pièces, se compose plus exacte- ment d'une pièce 13 formant un guide-joint, d'un joint torique 14 disposé sur celui-ci, d'une douille de serrage 15 guidée sur le guide- joint 13 et s'appliquant contre le joint torique 14, d'une vis de serrage 16 vissée dans le guide-joint 13, ainsi que d'un cône de serrage annulaire 17 placé entre la vis 16 et la douille 15. Le guide-joint 13 comporte un segment essen- tiellement cylindrique 18 semblable à un piston, sur lequel est agencé un collet extérieur 19 faisant radia- lement saillie vers l'extérieur Un côté frontal 21 situé à l'intérieur du collet 19 ainsi que la surface latérale 22 du segment-piston 18 coopèrent pour déli- miter une gorge annulaire 23 dans laquelle est disposé le joint torique 14 Au centre du segment-piston 18 est formé, en direction axiale, un trou borgne taraudé 24, dans lequel est tenue la vis de serrage 16 A son extrémité située à l'opposé de ce trou taraudé 24, le guide-joint 13 présente des faces d'attaque d'une clé, formées ici par un hexagone extérieur 25, pour empêcher30 la rotation de cette pièce lors du serrage de la vis Le diamètre extérieur du collet 19 a été choisi pour que ce collet soit guidé avec suffisamment de jeu dans l'ori- fice 11. La douille de serrage 15 est montée axialement mobile sur le guide-joint 13 du fait qu'elle peut coulisser et est guidée par son segment extrême annulaire 26 sur la surface latérale 22 du segment- piston 18 Sur cette partie extrême 26 de la douille 15, est formé un collet 27 dont un côté délimite la gorge annulaire 23 de ce côté et dont le diamètre extérieur correspond à celui du collet extérieur 19 Six fentes 28, orientées axialement et uniformément réparties sur la périphérie, délimitent six bras de serrage 29 formés, comme la douille 15 elle-même, d'acier pour ressorts. Sur l'extrémité faisant librement saillie vers l'exté- rieur de chaque bras 29, est formée une arête coupante 31 dirigée radialement vers l'extérieur, l'agencement étant tel que les six arêtes 31 forment sur la douille un cercle uniquement interrompu par les fentes 28 A côté de l'arête coupante 31, chaque bras de serrage 29 présente un épaulement 32; ensemble, les six épaulements 32 forment une surface cylindrique interrompue unique- ment par les fentes 28 Les bras élastiques de serrage 29 sur la douille 15 sont conformés de manière que le diamètre extérieur de l'arête coupante 31 à l'état détendu soit à peu près égal au diamètre extérieur du collet extérieur 19 et par suite du collet 27 Les bras de serrage 29 s'appliquent par les côtés intérieurs de leurs extrémités saillantes contre le cône de serrage 17, lui-même guidé sur la vis de serrage 16. La figure I représente l'élément d'obturation à l'état détendu La vis de serrage 16, qui est seulement vissée légèrement dans le guide-joint 13, maintient le cône 17 à une telle distance du guide-joint 13 que les bras élastiques de serrage 29 de la douille 15 occupent leur position intérieure de départ D'une part, le diamètre extérieur de l'arête coupante 31 est alors plus petit ou tout au plus égal au diamètre extérieur du collet 19, de sorte que l'élément d'obtu- ration 10 peut facilement être introduit et amené à la35 position de montage désirée dans l'orifice 11 D'autre part, le collet 27 de la douille 15 se trouve alors à une telle distance du collet extérieur 19 que le joint torique 14 dans la gorge annulaire 23 peut prendre essentiellement sa forme circulaire en section, de sorte que son diamètre extérieur ne dépasse pas celui du collet extérieur 19 A l'introduction de l'élément 10 dans l'orifice 11, la bague d'étanchéité 14 ne risque donc pas d'être endommagée. La figure 2 montre l'élément d'obturation 10 selon la figure 1 après on montage dans le corps 12 A cet effet, après le positionnement de l'élément 10 dans l'orifice 11, la vis 16 a été serrée à l'aide d'un outil simple, en particulier d'une clé à douille, pendant que le guide- joint 13 est maintenu immobile à l'aide d'une seconde clé à douille appliquée sur l'hexagone 25 La vis 16 est serrée lors de cette opération avec un couple prescrit L'arête coupante 31, en acier pour ressorts, des bras élastiques de serrage 29, est alors pressée dans le matériau plus mou du corps 12, fait en particu- lier d'aluminium ou de laiton, jusqu'à ce que l'épaule- ment 32 vienne buter par sa surface cylindrique contre la paroi intérieure de l'orifice 11 Entre l'élément d'obturation 10 et le corps 12 est ainsi réalisé un assemblage par imbrication de formes capable de produire des forces de maintien très élevées et garantissant également encore un maintien en place sûr après que l'assemblage vissé a pris sa position définitive au cours du fonctionnement Le serrage de la vis 16 produit en même temps la réduction de la largeur de la gorge annulaire 23 et la compression du joint torique 14 Ce dernier vient ainsi s'appliquer contre la paroi inté- rieure de l'orifice 11 et garantir l'étanchéité On voit donc que l'élément d'obturation 10 peut être monté par des outils simples à l'endroit désiré dans un canal ou un orifice traversant, par exemple de manière qu'il35 sépare deux emplacements de soupapes l'un de l'autre. Comme le montre plus en détail la figure 3, les six fentes 28 de la douille 15 sont uniformément réparties dans le sens de la périphérie, ce qui permet d'obtenir sur les six bras de serrage 29 avec une longueur relativement courte de ces bras en direction axiale des courses élastiques relativement uniformes et suffisamment grandes en direction radiale Pour démonter l'élément d'obturation 10, montré à l'état monté sur la figure 2, il suffit de desserrer la vis 16 suffisamment pour que les bras élastiques 29 puissent reprendre leur position de départ illustrée sur la figure 1 sous l'effet de leur propre élasticité Le joint torique 14, comprimé jusqu'à ce moment, se détend en même temps; l'élément 10, ainsi détendu, peut être retiré sans difficultés de l'orifice 11 L'élément d'obturation 10 ne comporte pas de pièces d'usure à proprement parler et est par conséquent utilisable de façon répétée Egalement lors du démontage de l'élément et de sa sortie de l'orifice 11, le diamètre exté- rieur du joint torique 14 s'est réduit suffisamment, par la détente, pour que la bague d'étanchéité elle-même ne risque pas d'être endommagée Grâce à l'assemblage par imbrication de formes obtenu avec l'élément d'obturation , cet élément est utilisable aussi dans des orifices dont le diamètre varie fortement, notamment dans des pièces extrudées, o il faut tenir compte, par exemple pour un diamètre d'orifice nominal d'environ 14 mm, d'une tolérance de 0,4 mm Il est à noter que l'exemple de réalisation de l'élément d'obturation 10 qui vient30 d'être décrit, est constitué de pièces à symétrie de révolution. Il va de soi que des modifications peuvent être apportées au mode de réalisation qui vient d'être décrit, sans sortir du cadre de l'invention Bien que le mode de réalisation montré soit particulièrement simple et économique, il est possible aussi, par exemple, de remplacer le joint torique 14 à section droite circu- laire par une autre bague d'étanchéité ayant une section droite différente Afin de limiter la compression axiale de la bague d'étanchéité lors du serrage de la vis 16, il est possible aussi de prévoir une butée limitant la mobilité axiale du guide-joint 13 par rapport à la douille 15 Bien que l'élément d'obturation 10 convienne particulièrement pour être utilisé dans des appareils pneumatiques, dans lesquels de l'aluminium est géné- ralement utilisé pour le matériau plus mou du corps 12, avec utilisation d'acier pour ressorts comme matériau dur pour les arêtes coupantes 31, l'élément d'obturation est applicable aussi à des appareils hydrauliques, auquel cas le corps des appareils doit être fait d'un matériau plus mou que celui de la douille de serrage Il s'est révélé avantageux d'utiliser six bras de serrage, mais il est possible aussi de réduire le nombre de ces bras, à trois par exemple, ou de l'augmenter Les surfaces d'attaque pour une clé peuvent être constituées par un six pans creux, un hexagone extérieur, un carré ou analogue, mais elles peuvent également être rem- placées par une fente par exemple. REVENDI CATIONS 1 Elément d'obturation pour boucher des orifices ou des canaux de passage de fluide de pression dans un corps, un boîtier ou analogue, en particulier dans des organes pneumatiques, comprenant une bague d'étanchéité placée dans une gorge annulaire et assurant la fonction d'étanchéité et des moyens de maintien disposés axiale- ment à distance de la bague d'étanchéité et assurant la fonction de maintien en place, caractérisé en ce que la gorge annulaire ( 23) recevant la bague d'étanchéité ( 14) est délimitée par une pièce formant un guide-joint ( 13) et par une douille de serrage ( 15) déplaçable axialement par rapport à lui, que la douille de serrage ( 15) comporte, sur son côté éloigné de la bague d'étanchéité ( 14), des bras élastiques de serrage ( 29) qui sont déplaçables radialement par un cône de serrage ( 17 > situé à l'intérieur et une vis de serrage ( 16) placée au centre du guide-joint ( 13 >, et que les bras de serrage ( 29) portent une arête coupante ( 31) faisant radialement saillie vers l'extérieur. 2 Elément d'obturation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bras de serrage ( 29) pré- sentent un épaulement ( 32) limitant la profondeur de pénétration des arêtes coupantes ( 31) dans la paroi intérieure de l'orifice ( 11). 3 Elément d'obturation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le guide-joint ( 13) possède, sur son côté éloigné de la douille de serrage ( 15), des faces d'attaque d'une clé pour empêcher la rotation, en particulier un hexagone extérieur ( 25). 4 Elémént d'obturation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le guide-joint ( 13) comporte un segment cylindrique ( 18) semblable à un piston et présentant un collet extérieur ( 19 >, la surface latérale ( 22 > de ce segment ( 18) et un il côté frontal ( 21 > du collet extérieur ( 19) coopérant pour délimiter la gorge annulaire ( 23). Elément d'obturation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le segment ( 18) semblable à un piston présente un trou borgne taraudé ( 24) pour rece- voir la vis de serrage ( 16). 6 Elément d'obturation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la douille de serrage ( 15) est guidée coulissante sur le guide-joint ( 13) par un segment extrême annulaire ( 26) de cette douille. 7 Elément d'obturation selon la revendication 6, caractérisé en ce que le segment extrême annulaire ( 26 > est pourvu d'un collet ( 27) dont le diamètre extérieur est égal à celui du collet extérieur ( 19 > et que ce segment extrême ( 26) est guidé sur la sur surface latérale ( 22) du segment ( 18 > semblable à un piston. 8 Elément d'obturation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité ( 13) présente, à l'état détendu, un dia- mètre extérieur qui est égal ou inférieur au diamètre extérieur du guide-joint ( 13) et/ou de la douille de serrage ( 15). 9 Elément d'obturation selon la revendication 8, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité est un joint torique ( 14). Elément d'obturation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la douille de serrage ( 15) comporte plusieurs bras de serrage ( 29), de préférence 3 à 6. 11 Elément d'obturation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la douille de serrage ( 15) est en acier, en particulier en acier pour ressorts. 12 Elément d'obturation selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il est constitué de pièces ( 13, 14, 15, 17) à symétrie de révolution. 13 Elément d'obturation selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le diamètre extérieur de l'arête coupante ( 31) est infé- rieur ou tout au plus égal au diamètre extérieur du guide-joint ( 13) lorsque la douille de serrage ( 15) est détendue. 14 Elément d'obturation selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'une butée est prévue pour limiter le déplacement en trans- lation du guide-joint par rapport à la douille de serrage afin de limiter ainsi la compression axiale de la bague d'étanchéité.