Brevet FR2762065A1 — publié le 19981016

Bague d' étanchéité L'invention concerne une bague d'étanchéité constituée d'une bobine d'au moins un fil enroulé en spirale, en plusieurs couches. La bague d'étanchéité doit pouvoir être utilisée en particulier comme joint d'étanchéité pour des tiges de soupape, des arbres et de clapets ou similaires ou comme joint statique d'étanchéité, par exemple pour des couvercles de soupape auto-étanches. Une bague d'étanchéité présentant la constitution décrite est connue par DE-A-24 11 403. Dans le cadre des moyens connus la bobine est faite d'un fil d'amiante imprégné d'un liant. Sur les côtés frontaux de la bobine sont placés des capuchons métalliques, sous lesquels sont disposées les extrémités du fil d'amiante. La constitution en plusieurs parties de la bague d'étanchéité est complexe. En tant que substance présentant des risques pour la santé l'amiante est classée et n'est plus autorisée comme matériau d'étanchéité. Le graphite est un matériau d'étanchéité qui convient, lorsque des exigences élevées sont posées concernant la résistance chimique ainsi que la résistance aux températures d'un joint d'étanchéité. La résistance à la traction du graphite est cependant réduite. L'utilisation de graphite dans des joints d'étanchéité en particulier sur des pièces mobiles, exige donc des moyens supplémentaires afin d'assurer que les joints d'étanchéité en graphite ne s'usent pas prématurément. Par DE-A 40 14 719 on connaît un cordon d'étanchéité tressé pour des garnitures d'étanchéité dont les fils présentent une âme en graphite ainsi qu'un guipage fait de fils métalliques minces par rapport à l'âme en graphite. L'âme en graphite des fils n'est pas imprégnée et est constituée d'au moins une bande, qui est découpée d'une feuille de graphite en graphite d'étanchéité. Les fils sont tressés en trois dimensions pour former des cordons épais, à partir desquels sont réalisées des garnitures d'étanchéité. Les extrémités de coupe du cordon d'étanchéité forment des points d'irrégularités qui peuvent donner lieu à des défauts d'étanchéité. Par DE-C-37 21 967 on connaît une garniture d'étanchéité avec une bague pressée enroulée en graphite. On désigne ainsi des bagues de garniture pressées de constitution particulière. Elles sont constituées d'un ruban en graphite expansé et d'un revêtement en ruban métallique, enroulés en spirale pour donner un anneau. Le produit semi-fini ainsi obtenu est pressé axialement et mis en forme dans un outil approprié, selon des lois statistiques, le ruban étant comprimé plus ou moins en forme de spirale ou en zigzag. En raison de la faible résistance à la traction du graphite, dans le cas d'une utilisation en tant que joint d'étanchéité pour une tige de soupape haute pression, on court le risque que lors d'un déplacement de réglage, la tige de soupape n'arrache des éléments en graphite du matériau composite, sous l'effet de forces d'adhérence, jusqu'à provoquer un défaut d'étanchéité, et qu'en cas de défaut d'étanchéité le fluide sous haute pression endommage la garniture d'étanchéité de manière dangereuse. Pour empêcher ceci, il est prévu sur les côtés frontaux d'un jeu de bagues pressées et enroulées en graphite, des anneaux de base et de couverture, qui sont réalisés en tant qu'anneaux lamifiés en graphite et constitués de disques annulaires en plusieurs couches faits d'une feuille de graphite expansé et de couches annulaires intermédiaires en film métallique. La proportion de métal des bagues stratifiées est relativement importante. Les propriétés de lubrification et d'étanchéité des bagues stratifiées doivent être améliorées. L'invention a pour but de réaliser une bague d'étanchéité avec du graphite en tant que matériau d'étanchéité, qui soit d'une construction simple, qui présente de bonnes propriétés d'étanchéité et de lubrification et qui soit résistante à l'usure. Ce but est atteint suivant l'invention avec une bague d'étanchéité constituée d'une bobine d'au moins un fil enroulé en hélice, en plusieurs couches, le fil présentant une âme en graphite sans imprégnation faite d'au moins une bande de graphite d'étanchéité ainsi qu'un guipage fait de fils métalliques minces par rapport à l'âme en graphite et la bobine étant pressée en un corps indéformable. Dans ce corps les spires de la bobine s'accrochent entre elles par des fils métalliques, s'engageant les uns dans les autres, du guipage du fil. De préférence le fil présente une âme en graphite d'un diamètre de quelques millimètres, de préférence d'environ 2 mm, et un guipage en une couche de fils métalliques d'un diamètre inférieur à 0,2 mm. De préférence l'âme en graphite présente un diamètre d'environ 2 mm. Les fils métalliques se trouvent uniformément répartis dans la structure. La proportion en masse des fils métalliques dans la structure est si petite que les propriétés d'étanchéité et de glissement de la bague d'étanchéité ne s'en trouvent pas réduites. Les fils métalliques jouent un rôle essentiel dans le cadre de l'invention. Ils accrochent entre elles les parties de graphite et constituent un assemblage solide des spires du fil à l'intérieur de la structure formée. L'âme en graphite du fil peut être constituée de plusieurs bandes de graphite découpées d'une feuille de graphite, lesquelles bandes sont parallèles ou réunies en un cordon. Il est bien entendu que la bobine formant le produit semi-fini peut aussi être constituée de plusieurs fils, qui sont disposés en spirale, en plusieurs couches, les différentes spires serrées les unes contres les autres ainsi que les différentes couches. Tandis qu'une bobine de ce type présente une densité inférieure à i 500 kg/m3, la densité de la structure finie qui est fabriquée à partir de celle-ci, est supérieure à 1 900 kg/rm3. Diverses autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés. La fig. 1 est une vue fortement grossie d'un fil, qui forme la matière première d'une bague d'étanchéité, la fig. 2 est une vue en coupe d'une bobine qui constitue un produit semi-fini de la bague d'étanchéité suivant l'invention et la fig. 3 représente un détail de la bague d'étanchéité suivant l'invention. La bague d'étanchéité est constituée d'une bobine 2, pressée en un corps i indéformable, faite d'au moins un fil 3 enroulé en spirale, en plusieurs couches (voir fig. 2 et 3). En particulier la fig. 1 montre que le fil 3 présente une âme en graphite 4 sans imprégnation, faite d'une ou de plusieurs bandes en graphite d'étanchéité ainsi qu'un guipage 5 fait de fils métalliques minces par rapport à l'âme en graphite 4. Dans l'exemple de réalisation l'âme en graphite 4 du fil 3 est constituée de deux bandes de graphite, séparées par une feuille en graphite, qui sont disposées parallèlement. En raison de la déformabilité du matériau, elles présentent une section arrondie, après tressage. L'âme en graphite 4 présente un diamètre de quelques millimètres, de préférence d'environ 2 millimètres. Le guipage 5 est à une couche et est fait de fils métalliques d'un diamètre de moins de 0,2 mm. A partir du fil 3 on réalise un produit semi-fini qui est représenté sur la fig. 2. Le produit semi-fini est fait d'une bobine 2 en plusieurs couches, le fil étant enroulé en hélice, les différentes spires serrées les unes contre les autres. La bobine présente une densité inférieure à 1 400 kg/m3 et est ensuite pressée en un corps 1 indéformable, dont la densité est supérieure à 1 800 kg/m3. La fig. 3 montre la constitution de la bague d'étanchéité i fabriquée à partir de la bobine. Elle ne présente pratiquement pas de cavités. Les fils métalliques indiqués en pointillés du guipage du fil 3 s'appliquent les uns contre les autres d'une spire à l'autre et/ou s'engagent les uns dans les autres et accrochent les matériaux d'étanchéité. Exemple: On a utilisé un fil présentant les caractéristiques suivantes: diamètre de l'âme en graphite: 2 mm guipage fait de fils métalliques d'un diamètre: 0,1 mm Densité du fil non pressé: 1 450 kg/m3 La densité de la bague d'étanchéité pressée, réalisée à partir du fil, est de 2 100 kg/m3. L'âme en graphite 4 du fil 3 est constituée de préférence d'une feuille en graphite pliée ou de plusieurs tronçons de feuille en graphite pliés. Ceci est représenté sur la fig. 1. REVENDICATIONS 1. Bague d'étanchéité constituée d'une bobine d'au moins un fil enroulé en spirale, en plusieurs couches, caractérisée en ce que le fil (3) présente une âme en graphite (4) sans imprégnation faite d'au moins une bande de graphite d'étanchéité ainsi qu'un guipage (5) fait de fils métalliques minces par rapport à l'âme en graphite (4) et en ce que la bobine est pressée en un corps (1) indéformable, dans lequel les spires de la bobine s'accrochent entre elles par des fils métalliques, s'engageant les uns dans les autres, du guipage (5) du fil (3). 2. Bague d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fil (3) présente une âme en graphite (4) d'un diamètre de quelques millimètres, de préférence d'environ 2 mm, et un guipage (5) en une couche de fils métalliques d'un diamètre inférieur à 0,2 mm. 3. Bague d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'âme en graphite (4) du fil (3) est constituée de plusieurs bandes de graphite découpées d'une feuille de graphite, lesquelles bandes sont parallèles ou réunies en un cordon. 4. Bague d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'âme en graphite (4) du fil (3) est constituée d'une feuille de graphite pliée ou de plusieurs tronçons de feuille de graphite pliés. 5. Bague d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le corps (1) indéformable présente une densité supérieure à 1 900 kg/m3.