Brevet FR2921143A1 — publié le 20090320

L'invention concerne une bague d'étanchéité comprenant un élément d'étanchéité, qui présente au moins une partie de fixation et une partie d'étanchéité pourvue d'un bord d'étanchéité. Les bagues d'étanchéité s'appuient par l'intermédiaire du bord d'étanchéité de leur partie d'étanchéité sur l'arbre à rendre étanche. En service, le fluide à l'encontre duquel doit être assurée l'étanchéité, parvient sous la partie d'étanchéité. Pour le refouler en retour et le recycler, il est connu de prévoir sur le côté intérieur de la partie d'étanchéité, des dispositifs de refoulement de retour, par exemple sous la forme de filetages de refoulement de retour. Leur réalisation est toutefois compliquée et coûteuse. Le but de l'invention consiste à configurer la bague d'étanchéité mentionnée en introduction, de manière à ce que le refoulement de retour du fluide parvenant sous la partie d'étanchéité et à l'encontre duquel doit être assurée l'étanchéité, soit garanti dans les deux sens de rotation de la pièce de machine à rendre étanche. Conformément à l'invention, ce but est atteint pour la bague d'étanchéité mentionnée en introduction, grâce au fait que l'élément d'étanchéité est sensiblement de configuration à symétrie de rotation, et que le bord d'étanchéité s'étend, au moins sur une partie de sa périphérie, vu dans la projection sur un plan axial de la bague d'étanchéité, selon un angle différent de 90° par rapport à l'axe de joint d'étanchéité. Dans le cas de la bague d'étanchéité conforme à l'invention, le bord d'étanchéité s'étend, au moins sur une partie de sa périphérie, vu dans la projection sur un plan axial de la bague d'étanchéité, selon un angle différent de 90° par rapport à l'axe de joint d'étanchéité. En raison de cette position oblique du bord d'étanchéité, un effet de refoulement de retour est exercé de manière simple sur le fluide à l'encontre duquel doit être assurée l'étanchéité et parvenant sous la partie d'étanchéité. Des dispositifs de refoulement en retour de réalisation compliquée ne sont ainsi plus nécessaires. Comme l'élément d'étanchéité est en outre sensiblement de configuration à symétrie de rotation, la bague d'étanchéité selon l'invention peut être fabriquée de manière économique et simple. La position oblique du bord d'étanchéité conduit, lors de l'utilisation de la bague d'étanchéité, à ce qu' il produise un effet de refoulement en retour sur le fluide à l'encontre duquel doit être assurée l'étanchéité, ceci dans les deux sens de rotation de la pièce de machine à rendre étanche. Selon un mode de réalisation simple, l'élément d'étanchéité est implanté directement dans le logement ou l'espace d'implantation à l'endroit prévu à cet effet. D'après une autre configuration, l'élément d'étanchéité est fixé dans un boîtier, qui est mis en place dans 25 l'espace d'implantation. D'après une configuration de l'invention, la partie d'étanchéité se situe sur une enveloppe périphérique conique. 30 Par ailleurs, la partie d'étanchéité peut présenter une longueur axiale constante le long de sa périphérie. Mais la partie d'étanchéité peut également présenter une longueur axiale variable le long de sa périphérie. 35 Selon une autre caractéristique de l'invention, la partie de fixation se raccorde selon une courbure continue à la partie d'étanchéité. Par ailleurs, la partie de fixation peut être réalisée sous forme de disque annulaire. D'autre part, la partie de fixation peut présenter une épaisseur variable le long de sa périphérie. Dans ce cas, la variation d'épaisseur de la partie de fixation peut s'effectuer de manière continue le long de la périphérie. Selon une autre configuration de l'invention, la partie de fixation peut être fixée sur une rondelle intercalaire, qui présente une épaisseur variable le long de sa périphérie. La variation d'épaisseur de la rondelle intercalaire s'effectue de manière continue le long de la périphérie, D'après une autre configuration de l'invention, le bord d'étanchéité peut présenter un profil de forme ondulée, et le bord d'étanchéité peut présenter au moins une languette axialement proéminente. Selon une variante de l'invention, la position oblique du bord d'étanchéité est établie par une configuration de forme appropriée du fond d'un boîtier recevant l'élément d'étanchéité. Le fond du boîtier peut s'étendre, au moins sur une partie de sa périphérie, vu dans la projection sur un plan axial de la bague d'étanchéité, selon un angle différent de 90° par rapport à l'axe de joint d'étanchéité. Par ailleurs, le fond du boîtier peut s'étendre, au moins sur une partie de sa périphérie, selon un angle aigu par rapport à une enveloppe périphérique du boîtier. D'autre part, le fond peut se raccorder, sur une partie de sa périphérie, par l'intermédiaire d'une collerette rabattue, à l'enveloppe périphérique du boîtier. En outre, le fond du boîtier peut être plan. Dans le cas d'une rondelle intercalaire, celle-ci peut être fixée sur le fond du boîtier. L'invention va être explicitée plus en détail dans la 5 suite, au regard de quelques modes de réalisation représentés sur les dessins annexés, qui montrent : Figure 1 à 7 chacune en coupe axiale, différents modes de réalisation de bagues d'étanchéité 10 conformes à l'invention. La bague d'étanchéité selon la figure 1 possède un boîtier 1 qui est réalisé en un matériau métallique ou en une matière plastique dure. Le boîtier 1 comprend une 15 enveloppe périphérique 2 cylindrique, qui se raccorde à un fond 3 plan, s'étendant radialement. L'enveloppe périphérique cylindrique 2 et le fond 3 présentent avantageusement la même épaisseur. Le fond 3 est pourvu de manière centrale, d'une ouverture de passage 4 pour 20 un arbre (non représenté) dont l'étanchéité doit être assurée. L'extrémité libre 5 de l'enveloppe périphérique cylindrique 2 peut être coudée de manière oblique vers l'intérieur. 25 Sur le côté intérieur 6 du fond 3 est fixé un élément d'étanchéité 7 qui peut être réalisé en tout matériau approprié, comme par exemple du caoutchouc ou du polytétrafluoroéthylène. L'élément d'étanchéité 7 comprend une partie de fixation 8 de forme annulaire, 30 qui est fixée sur le côté intérieur 6 du fond 3 du boîtier. La partie de fixation 8 se raccorde à une partie d'étanchéité 9, qui se situe sur une enveloppe périphérique conique se rétrécissant en direction de son extrémité libre, et qui s'appuie de manière étanche sur 35 ledit arbre, par l'intermédiaire d'un bord d'étanchéité 10. Le bord d'étanchéité 10 s'étend selon une forme ondulée, le long de la périphérie de la partie d'étanchéité 9. En au moins un point de la périphérie, le bord d'étanchéité 10 est configuré de manière à ce que soit formée une languette 11 proéminente. Le tronçon du bord d'étanchéité 10 délimitant la languette 11 présente un rayon de courbure plus petit que les tronçons formant les ondes restantes du bord d'étanchéité 10. Avec son boîtier 1, la bague d'étanchéité est implantée dans une ouverture d'implantation d'un appareillage. Le boîtier est monté selon un ajustement à force dans cette ouverture d'implantation, par l'intermédiaire de son enveloppe périphérique cylindrique 2. L'élément d'étanchéité 7 s'appuie de manière étanche sur l'arbre, par l'intermédiaire du bord d'étanchéité 10 de configuration de forme ondulée. En service, l'arbre tourne par rapport à l'élément d'étanchéité 7. Le bord d'étanchéité 10 assure ici qu'un effet de pompage soit engendré sur le fluide à l'encontre duquel doit s'effectuer l'étanchéité, cet effet de pompage assurant que du fluide passant sous le bord d'étanchéité 10 soit refoulé en retour dans la chambre de fluide. La languette 11 est particulièrement active dans l'établissement de l'effet de pompage. En variante par rapport à l'exemple de réalisation représenté, il est possible que le bord d'étanchéité 10 soit configuré de façon telle qu'en-dehors de la languette 11, il soit situé dans un plan radial de la bague d'étanchéité. L'effet de pompage agissant sur le fluide à l'encontre duquel doit être assurée l'étanchéité, est alors engendré uniquement par la languette 11. En conférant une forme appropriée à la languette 11, l'ampleur de l'effet de pompage peut être adaptée aux conditions d'implantation et/ou au fluide à l'encontre duquel doit être assurée l'étanchéité. Il s'avère avantageux que le bord d'étanchéité 10 soit d'une configuration symétrique par rapport à l'axe de joint d'étanchéité 12. L'effet de pompage se produit alors avec la même ampleur dans les deux sens de rotation possibles. La bague d'étanchéité selon la figure 2 comprend un boîtier 1, qui présente une conception identique à celui du mode de réalisation précédent. L'élément d'étanchéité 7a comprend la partie de fixation 8a en forme de disque annulaire, qui se raccorde à la partie d'étanchéité 9a. Le bord d'étanchéité 10a, qui, conformément au mode de réalisation précédent, est formé par la face frontale de la partie d'étanchéité 9a, est disposé dans un plan faisant un angle différent de 90° par rapport à l'axe de joint d'étanchéité 12, en projection sur un plan axial de la bague d'étanchéité. Dans l'exemple de réalisation, cet angle d'inclinaison a vaut environ 800. En vue de pouvoir régler facilement cet angle d'inclinaison, la partie de fixation 8a est pourvue, sur une partie de sa périphérie, d'une zone 13 plus épaisse, dont l'épaisseur est adaptée à l'angle d'inclinaison a. La zone plus épaisse 13 se raccorde de manière continue, dans les deux directions périphériques, au tronçon mince diamétralement opposé de la partie de fixation 8a. Comme le bord d'étanchéité 10a se situe dans un plan, qui forme l'angle a par rapport à l'axe de joint d'étanchéité 12, l'effet de pompage apparaît, en cours de fonctionnement de la bague d'étanchéité, pour les deux sens de rotation de l'arbre à rendre étanche. La bague d'étanchéité selon la figure 3 comprend le boîtier lb avec l'enveloppe périphérique 2b cylindrique. Elle se raccorde, comme dans les modes de réalisation précédents, selon une courbure continue, au fond 3b en forme de disque annulaire. De manière différente par rapport aux deux modes de réalisation précédents, le fond 3b ne se situe pas tout le long de sa périphérie, dans un plan radial de la bague d'étanchéité. Au contraire, le fond 3b est coudé vers l'intérieur sur une partie de sa périphérie. Cette zone de fond coudée vers l'intérieur forme avec l'enveloppe périphérique cylindrique 2b, un angle aigu 3, qui vaut environ 80° dans l'exemple de réalisation. En raison de cette partie de fond dirigée vers l'intérieur, la partie de fixation 8b de l'élément d'étanchéité 7b ne possède pas de zone plus épaisse comme dans le cas de la bague d'étanchéité selon la figure 2. La partie de fixation 8b et la partie d'étanchéité 9b ont la même épaisseur. Le bord d'étanchéité 10b se situe à nouveau dans un plan qui forme un angle a aigu avec l'axe de joint d'étanchéité 12. Comme dans le mode de réalisation selon la figure 2, cet angle a vaut par exemple 80°. La figure 4 montre une bague d'étanchéité dont l'élément d'étanchéité 7c est à nouveau de configuration à symétrie de rotation. Il comprend la partie d'étanchéité 9c, qui se raccorde selon une forme arquée à la partie de fixation 8c en forme de disque annulaire. L'élément d'étanchéité 7c est fixé par cette dernière, sur le fond 3c du boîtier lc. Le bord d'étanchéité 10c de l'élément d'étanchéité 7c est plan et se situe dans un plan qui forme avec l'axe de joint d'étanchéité 12, l'angle aigu a pouvant par exemple à nouveau présenter une valeur d'environ 80°. Pour obtenir cet angle d'inclinaison du bord d'étanchéité 10c, le fond 3c est en position oblique par rapport à l'axe de joint d'étanchéité 12. Le fond de boîtier 3c forme le même angle aigu a par rapport à l'axe de joint d'étanchéité 12 que le bord d'étanchéité 10c. Pour obtenir cette position oblique du fond 3c, la transition ou le raccordement de l'enveloppe périphérique cylindrique 2c au fond 3c est formé, sur une partie de la périphérie, par une collerette 14 rabattue de 180° pour laquelle le tronçon de collerette 15 situé radialement à l'intérieur s'applique contre le côté intérieur de l'enveloppe périphérique cylindrique 2c. La largeur axiale du tronçon de collerette 15 diminue de manière continue, conformément à l'angle d'inclinaison a, le long de la périphérie du fond 3c du boîtier, jusqu'à ce que finalement le fond 3c ne se raccorde plus que par une courbure de forme arquée à l'enveloppe périphérique cylindrique 2c. Cette transition de forme courbe arquée, qui est représentée sur la moitié supérieure de la figure 4, est prévue dans la zone de la bague d'étanchéité dans laquelle le bord d'étanchéité 10c présente la distance la plus grande au plan radial 17 contenant la face frontale 16 de l'enveloppe périphérique cylindrique 2c. Le tronçon de collerette 15 présente en conséquence sa plus grande longueur axiale (moitié inférieure de la figure 4) dans la zone où le bord d'étanchéité 10c présente la distance la plus faible au plan radial 17. Dans le cas de ce mode de réalisation, l'élément d'étanchéité 7c est également d'une configuration à symétrie de rotation, de sorte que sa fabrication est simple. Il n'est notamment pas nécessaire de réaliser un sectionnement oblique de l'élément d'étanchéité 7c pour obtenir le bord d'étanchéité 10c oblique. La position oblique du bord d'étanchéité 10c n'est produite que par la déformation du fond de boîtier 3c, qui peut être effectuée de manière simple. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 5, le bord d'étanchéité 10d de l'élément d'étanchéité 7d se situe également dans un plan formant l'angle a aigu par rapport à l'axe de joint d'étanchéité 12. L'élément d'étanchéité 7d est d'une configuration à symétrie de rotation, et est amené dans la position représentée sur la figure 5, lors de la fixation sur le fond 3d du boîtier 1d. Le fond 3d présente à nouveau une collerette rabattue 14d dont le tronçon de collerette 15d situé radialement à l'intérieur, forme, à l'inverse de l'exemple de réalisation précédent, un angle aigu par rapport au côté intérieur de l'enveloppe périphérique cylindrique 2d du boîtier 1d. La longueur axiale du tronçon de collerette 15d diminue de manière continue, le long de la périphérie du fond 3d en forme de disque annulaire, à partir d'une longueur maximale jusqu'à ce que l'enveloppe périphérique cylindrique 2d se raccorde par une courbure continue au tronçon radial du fond 3d (moitié supérieure de la figure 5). Le tronçon de collerette 15d présente sa longueur axiale la plus grande, vu en section transversale, dans la zone dans laquelle le bord d'étanchéité 10d présente la distance la plus faible au plan radial 17 du boîtier Id. Dans la zone dans laquelle le bord d'étanchéité 10d présente la distance la plus grande au plan radial 17, il n'existe plus de tronçon de bordure, de sorte que la partie du fond 3d s'étend radialement dans cette zone et se raccorde par une courbure continue à l'enveloppe périphérique cylindrique 2d. La totalité du fond 3d est déformée de manière telle que les tronçons de fond s'étendent de manière à être mutuellement parallèles les uns aux autres le long de la périphérie. Dans l'exemple de réalisation précédent, la totalité du fond 3c est au contraire agencé en étant incliné de l'angle a par rapport à l'axe de joint d'étanchéité 12. La bague d'étanchéité selon la figure 6 comprend l'élément d'étanchéité 7e de configuration à symétrie de rotation, avec la partie d'étanchéité 9e et la partie de lo fixation 8e plane en forme de disque annulaire. La position oblique du bord d'étanchéité 10e est obtenue par le fait que le fond 3e du boîtier le s'étend de manière oblique correspondante par rapport à l'axe de joint d'étanchéité 12. La conséquence en est que l'enveloppe périphérique cylindrique 2e ne présente pas une hauteur constante le long de sa périphérie. Dans la zone dans laquelle le bord d'étanchéité 10e présente la distance la plus faible au plan radial 17, la paroi cylindrique 2e présente la hauteur la plus faible (moitié inférieure de la figure 6). Dans la zone dans laquelle le bord d'étanchéité 10e présente la distance axiale la plus grande au plan radial 17, la paroi cylindrique 2e présente en conséquence sa hauteur la plus grande (moitié supérieure de la figure 6). Le fond 3e du boîtier le est plan et forme l'angle d'inclinaison a par rapport à l'axe de joint d'étanchéité 12, qui est de même grandeur que l'angle d'inclinaison a sous lequel est agencé le bord d'étanchéité 10e par rapport à l'axe de joint d'étanchéité 12. Le boîtier le avec son fond 3e plan en position oblique, est d'une fabrication simple. Pour le positionnement oblique du bord d'étanchéité 10e, l'élément d'étanchéité 7e n'a pas besoin d'être sectionné de manière oblique, mais il suffit au contraire de le fixer de manière appropriée sur le côté intérieur 6 du fond 3e, à l'aide de sa partie de fixation 8e. L'exemple de réalisation de la figure 7 est d'une configuration similaire au mode de réalisation selon la figure 2. La position oblique de l'élément d'étanchéité 7f est obtenue par le fait qu'il est fixé au moyen d'une rondelle intercalaire 18 sur le côté intérieur 6 du fond plan 3f du boîtier 1f. Le fond 3f en forme de disque annulaire s'étend perpendiculairement à l'axe de joint d'étanchéité 12 et se raccorde par une courbure continue à l'enveloppe périphérique cylindrique 2f. La rondelle intercalaire 18 présente une épaisseur variable le long de sa périphérie, la variation d'épaisseur s'effectuant de manière continue le long de la périphérie. Dans la zone dans laquelle le bord d'étanchéité 10f de l'élément d'étanchéité 7f présente la distance la plus faible au plan radial 17, la rondelle intercalaire 18 présente son épaisseur la plus grande. Elle diminue en direction de la zone diamétralement opposée de la rondelle intercalaire 18, où celle-ci présente son épaisseur la plus faible et où le bord d'étanchéité 10f présente sa distance la plus grande au plan radial 17. La rondelle intercalaire 18 est d'une configuration telle le long de sa périphérie, que le bord d'étanchéité 10f présente l'angle d'inclinaison a souhaité par rapport à l'axe de joint d'étanchéité 12. La rondelle intercalaire 18 a le même diamètre intérieur que le fond 3f du boîtier 1f. La rondelle intercalaire 18 est fixée de manière appropriée sur le côté intérieur 6 du fond de boîtier 3f, par exemple en y étant collée. L'élément d'étanchéité 7f est pour sa part fixé de manière appropriée, avec sa partie de fixation 8f en forme de disque annulaire, sur la rondelle intercalaire 18. La rondelle intercalaire 18 peut être réalisée en tout matériau approprié, par exemple en un matériau métallique, mais également en une matière plastique. L'élément d'étanchéité 7f est avantageusement à nouveau d'une configuration à symétrie de rotation. Pour obtenir la position oblique du bord d'étanchéité 10f, il n'est pas nécessaire d'effectuer un sectionnement oblique de l'élément d'étanchéité, de sorte que la bague d'étanchéité peut être fabriquée de manière simple. Dans les modes de réalisation décrits, la position oblique du bord d'étanchéité par rapport à l'axe de joint d'étanchéité 12, permet dans chaque cas, que du fluide à l'encontre duquel doit être assurée l'étanchéité et parvenu sous le bord d'étanchéité, soit refoulé en retour, de manière fiable, lors de la rotation de l'arbre à rendre étanche, indépendamment du sens de rotation de l'arbre. La position oblique, à savoir l'angle d'inclinaison a, peuvent être sélectionnés en fonction de la configuration de l'espace d'implantation, du fluide à l'encontre duquel doit être assurée l'étanchéité, en fonction de la configuration du boîtier et d'éléments similaires. La bague d'étanchéité respectivement considérée est montée à force avec le boîtier, dans l'espace d'implantation. Il est possible de prévoir, dans ce cas, un joint d'étanchéité statique sur l'enveloppe périphérique cylindrique du boîtier, par exemple sous la forme d'un revêtement d'élastomère. Les bagues d'étanchéité peuvent également être configurées de manière à ne pas présenter de boîtier. Dans ce cas, les éléments d'étanchéité sans boîtier sont fixés directement dans l'espace d'implantation, la position oblique du bord d'étanchéité pouvant être obtenue par une configuration appropriée de l'espace d'implantation et/ou de l'élément d'étanchéité. REVENDICATIONS 1. Bague d'étanchéité comprenant un élément d'étanchéité, qui présente au moins une partie de fixation et une partie d'étanchéité pourvue d'un bord d'étanchéité, caractérisée en ce que l'élément d'étanchéité (7, 7a à 7f) est sensiblement de configuration à symétrie de rotation, et en ce que le bord d'étanchéité (10, l0a à 10f) s'étend, au moins sur une partie de sa périphérie, vu dans la projection sur un plan axial de la bague d'étanchéité, selon un angle (a) différent de 90° par rapport à l'axe de joint d'étanchéité {12). 2. Bague d'étanchéité selon la revendication 1, 15 caractérisée en ce que la partie d'étanchéité (9, 9a à 9c, 9e) se situe sur une enveloppe périphérique conique. 3. Bague d'étanchéité selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la partie d'étanchéité (9, 9a, 20 9c, 9e) présente une longueur axiale constante le long de sa périphérie. 4. Bague d'étanchéité selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la partie d'étanchéité (9b) 25 présente une longueur axiale variable le long de sa périphérie. 5. Bague d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 30 caractérisée en ce que la partie de fixation (8, 8a à 8c, 8e, 8f) se raccorde selon une courbure continue à la partie d'étanchéité (9, 9a à 9c, 9e). 6. Bague d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la partie de fixation (8, 8a à 8c, 8e, 8f) est réalisée sous forme de disque annulaire. 5 7. Bague d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la partie de fixation (8a) présente une épaisseur variable le long de sa 10 périphérie. 8. Bague d'étanchéité selon la revendication 7, caractérisée en ce que la variation d'épaisseur de la partie de fixation (8a) s'effectue de manière continue 15 le long de la périphérie. 9. Bague d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la partie de fixation (8f) peut 20 être fixée sur une rondelle intercalaire (18), qui présente une épaisseur variable le long de sa périphérie. 10. Bague d'étanchéité selon la revendication 9, 25 caractérisée en ce que la variation d'épaisseur de la rondelle intercalaire (18) s'effectue de manière continue le long de la périphérie. 11. Bague d'étanchéité selon l'une quelconque des 30 revendications 1 â 10, caractérisée en ce que le bord d'étanchéité (10) présente un profil de forme ondulée. 12. Bague d'étanchéité selon l'une quelconque des 35 revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le bord d'étanchéité (10)présente au moins une languette (11) axialement proéminente. 13. Bague d'étanchéité selon l'une quelconque des 5 revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la position oblique du bord d'étanchéité (10b à 10e) est établie par une configuration de forme appropriée du fond (3b à 3e) d'un boîtier (lb à 1f) recevant l'élément d'étanchéité (7b à 10 7e). 14. Bague d'étanchéité selon la revendication 13, caractérisée en ce que le fond (3b à 3d) du boîtier (lb à 1d) s'étend, au moins sur une partie de sa périphérie, 15 vu dans la projection sur un plan axial de la bague d'étanchéité, selon un angle (a) différent de 90° par rapport à l'axe de joint d'étanchéité (12). 15. Bague d'étanchéité selon la revendication 13 ou 14, 20 caractérisée en ce que le fond (3b) du boîtier (lb) s'étend, au moins sur une partie de sa périphérie, selon un angle aigu (13) par rapport à une enveloppe périphérique (2b) du boîtier (lb). 25 16. Bague d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisée en ce que le fond (3c, 3d) se raccorde, sur une partie de sa périphérie, par l'intermédiaire d'une collerette rabattue (14, 14d), à l'enveloppe 30 périphérique (2c, 2d) du boîtier (1c, 1d). 17. Bague d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisée en ce que le fond (3e) du boîtier (le) est 35 plan. 18. Bague d'étanchéité selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que la rondelle intercalaire (18) est fixée sur le fond (3f) du boîtier (1f).