Brevet FR3116012A1 — publié le 20220513

Dispositif d’étanchéité à peau étanche étirable et système d’application associé L’invention concerne un dispositif d’étanchéité (34) pour un système d’application (10) de produit de revêtement liquide ou pâteux. Le dispositif d’étanchéité (34) comprend une peau étanche étirable (36) adaptée pour entourer de façon étanche une tige d’actionnement (14) mobile, plus particulièrement en translation, par rapport à une chambre (16) du système d’application (10). La peau étanche étirable (36) est adaptée pour être fixée à la tige d’actionnement (14) d’une part et à la chambre (16) d’autre part. L’invention concerne un système d’application (10) de produit de revêtement associé. Figure pour l'abrégé : Figure 1 Dispositif d’étanchéité à peau étanche étirable et système d’application associé La présente invention concerne un dispositif d’étanchéité pour un système d’application de produit de revêtement liquide ou pâteux. L’invention concerne en outre un système d’application de produit de revêtement liquide ou pâteux associé. Une possibilité actuelle pour réaliser l’étanchéité entre une tige d’actionnement et le logement de la tige consiste à placer un joint à lèvres ou chevron entre la tige et le logement. Le joint est fixé sur le logement, de sorte que la tige d’actionnement se déplace par rapport au joint. Dans une position déployée, la tige d’actionnement s’étend partiellement en dehors du cylindre délimité par le joint, de sorte que des poussières sont susceptibles de se fixer à la tige. Du lubrifiant est placé au niveau du joint pour palier le problème. Cependant, le lubrifiant a tendance à se colorer à cause d’un éventuel suintement du produit de revêtement liquide. Ledit lubrifiant est ainsi changé régulièrement, par exemple à un rythme hebdomadaire. En outre, les joints chevron sont à adapter en fonction du produit, en particulier car il n’existe pas de cartouche universelle. Additionnement, ces joints chevrons ont besoin d’un rodage. Une autre possibilité pour réaliser l’étanchéité entre une tige d’actionnement et le logement consiste à placer un soufflet fixé d’une part au logement et d’autre part à la tige d’actionnement. Cependant, un tel soufflet est difficile à rincer, notamment si on souhaite changer de type de produit de revêtement liquide, par exemple de teinte. En outre, le système est plus difficilement amorçable et pas adapté pour des fortes pressions, notamment supérieures à 6 bars. Un but de l’invention est donc de proposer un dispositif d’étanchéité résolvant les problèmes mentionnés précédemment, c’est-à-dire aisément rinçable et amorçable et ne nécessitant pas de lubrifiant. A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif d’étanchéité du type précité, dans lequel le dispositif d’étanchéité comprend une peau étanche étirable adaptée pour entourer de façon étanche une tige d’actionnement mobile, plus particulièrement en translation, par rapport à une chambre du système d’application, la peau étanche étirable étant adaptée pour être fixée à la tige d’actionnement d’une part et à la chambre d’autre part. Le dispositif d’étanchéité peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérée(s) individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - la peau étanche étirable comprend une première portion d’extrémité et une deuxième portion d’extrémité, la première portion d’extrémité étant adaptée pour être fixée à la chambre, la deuxième portion d’extrémité étant adaptée pour être fixée à la tige d’actionnement ; - chacune de la première portion d’extrémité et de la deuxième portion d’extrémité forme un contour fermé, la peau étanche étirable formant une surface continue entre la première portion d’extrémité et la deuxième portion d’extrémité ; - la peau étanche étirable présente une forme générale cylindrique creuse ; et/ou - la peau étanche étirable est réalisée en élastomère, de préférence en FKM ou en perfluoroélastomère (FFKM) ou en tétrafluoroéthylène/propylène dipolymère (FEPM). L’invention concerne en outre un système d’application de produit de revêtement liquide ou pâteux, comprenant une chambre et une tige d’actionnement, la tige d’actionnement étant mobile, plus particulièrement en translation, par rapport à la chambre, le système d’application comprenant un dispositif d’étanchéité tel que mentionné précédemment, la peau étanche étirable étant fixée à la tige d’actionnement d’une part et à la chambre d’autre part. Le système d’application peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérée(s) individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - la peau étanche étirable entoure la tige d’actionnement et relie la tige d’actionnement et la chambre sur toute la circonférence de la tige d’actionnement ; - la peau étanche étirable présente un module de Young et une limite élastique, la peau étanche étirable étant prévue pour s’allonger d’un allongement relatif maximal sur la course de déplacement de la tige d’actionnement, la limite élastique étant strictement supérieure ou égale à deux fois le produit du module de Young et de l’allongement relatif maximal ; - la chambre est comprise dans un corps de pompe, la tige d’actionnement étant un piston de pompe ; et/ou - le système d’application est un pistolet d’application de produit de revêtement, la chambre délimitant un conduit de passage du pistolet, la tige d’actionnement étant comprise dans un pointeau agencé dans le conduit. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l’invention, donnée à titre d’exemple uniquement et en référence aux dessins dans lesquels : la est une vue schématique en coupe d’un système d’application selon un premier mode de réalisation de l’invention, dans une configuration initiale, la est une vue schématique en coupe du système d’application de la , dans une configuration sous contrainte, la est une vue schématique en coupe d’un système d’application selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, dans une configuration initiale, et la est une vue schématique en coupe du système d’application de la , dans une configuration sous contrainte. Un système d’application de produit de revêtement liquide 10 selon un premier mode de réalisation de l’invention est représenté sur les figures 1 et 2. Ce premier mode de réalisation est décrit avec des termes « inférieur », « supérieur », « au-dessus », « en-dessous », « haut » et « bas » : la direction longitudinale X telle que décrit par la suite est, par exemple, verticale. Alternativement, la direction longitudinale X n’est pas verticale et les termes correspondants sont adaptés en conséquence. Dans le premier mode de réalisation, le système d’application est, par exemple, une pompe pour un produit fluide, visqueux, liquide et/ou pâteux, par exemple une peinture ou un produit de base pour peinture. La viscosité du produit est, par exemple, comprise entre 1.8 x 10-5 Pa.s (Pascal seconde) et 100 000 Pa.s. Le produit présente une pression comprise entre 0 et 1000 bars. Le système d’application comprend, par exemple, un corps de pompe 12 et une tige d’actionnement 14, formant ici un piston de pompe. Le corps de pompe 12 comprend une chambre 16. La chambre 16 délimite une cavité entourant, au moins partiellement, la tige d’actionnement 14. La tige d’actionnement 14 est mobile par rapport à la chambre 16, plus particulièrement en translation selon une direction longitudinale X. La chambre 16 s’étend ici principalement selon la direction longitudinale X, entre une première extrémité 18, ici dite supérieure, et une deuxième extrémité 20, ici dite inférieure. La chambre 16 comprend un cylindre 17, ici pour le piston de pompe, plus particulièrement d’axe parallèle à la direction longitudinale X. Le cylindre 17 délimite radialement la cavité. La chambre 16 comprend en outre une bride 22 de pompe. La bride 22 est fixe par rapport au cylindre 17. La bride 22 est fixée au cylindre 17 à la première extrémité 18 de la chambre 16. Plus particulièrement ici, la bride 22 ferme la chambre 16 au niveau de la première extrémité 18, à l’exception d’un passage 24 central traversant prévu pour la tige d’actionnement 14. La bride 22 présente ici une forme générale annulaire s’étendant entre la tige d’actionnement 14 et le cylindre 17. La bride 22 délimite en outre un canal interne 23 débouchant dans la cavité délimitée par la chambre 16. Le canal interne 23 débouche dans la cavité contre la tige d’actionnement 14. Le canal interne 23 présente ici une symétrie de rotation autour de l’axe central de la tige d’actionnement 14, tel que décrit ci-après. La tige d’actionnement 14 s’étend principalement selon la direction longitudinale X entre une première extrémité 26, dite supérieure, et une deuxième extrémité 28, dite inférieure. La tige d’actionnement 14 présente un axe central selon la direction longitudinale X. Il est ici confondu avec l’axe du cylindre 17. La tige d’actionnement 14 présente un rayon tel que la surface de la tige d’actionnement 14 mesurée perpendiculairement à l’axe central soit égale à la moitié de la surface de passage du cylindre 17 mesurée perpendiculairement à l’axe central. Ainsi, le rayon interne de la tige d’actionnement est égal au produit de racine de 2 et du rayon interne du cylindre 17. Cela permet notamment d’équilibrer l’hydraulique et d’assurer un bon débit. La première extrémité 26 est reliée à un dispositif d’entraînement de la tige d’actionnement 14. La tige d’actionnement 14 est, par exemple, pourvu d’un clapet de refoulement 30 au niveau de la deuxième extrémité 28. Le clapet de refoulement 30 est fixé à la tige d’actionnement 14 au niveau de la deuxième extrémité. Plus particulièrement ici, le clapet de refoulement 30 est fixé dans un trou borgne 32, par exemple fileté, délimité par la tige d’actionnement 14 au niveau de sa deuxième extrémité 28. La tige d’actionnement 14 est ici mobile en translation par rapport à la chambre 16 selon la direction longitudinale X entre une position initiale, ou ici dite haute, représentée sur la et une position déployée, ou ici dite basse, représentée sur la . La deuxième extrémité 28 de la tige d’actionnement 14 dans la position déployée est plus proche de la deuxième extrémité 20 du logement 16 que ne l’est la deuxième extrémité 28 de la tige d’actionnement 14 dans la position initiale. La tige d’actionnement 14 se déplace en direction de la deuxième extrémité 20 de la chambre 16 de la position initiale à la position déployée. La deuxième extrémité 28 de la tige d’actionnement 14 est toujours comprise dans la chambre 16. La première extrémité 26 de la tige d’actionnement 14 est toujours maintenue en dehors de la chambre 16, plus particulièrement ici au-dessus de la première extrémité 18 de la chambre 16 selon la direction longitudinale X. Le système d’application 10 comprend en outre un dispositif d’étanchéité 34. Le dispositif d’étanchéité 34 comprend une peau étanche étirable 36. La peau étanche étirable 36 est fixée à la tige d’actionnement 14 d’une part et à la chambre 16 d’autre part. La peau étanche étirable 36 entoure la tige d’actionnement 14 et relie la tige d’actionnement 14 et la chambre 16 sur toute la circonférence de la tige d’actionnement 14. La peau étanche étirable 36 présente une forme générale d’un cylindre creux. La peau étanche étirable 36 comprend une première portion d’extrémité 38 et une deuxième portion d’extrémité 40, la première portion d’extrémité 38 étant adaptée pour être fixée à la chambre 16, plus particulièrement à la bride 22 de pompe, la deuxième portion d’extrémité 40 étant adaptée pour être fixée à la tige d’actionnement 14. La première portion d’extrémité 38 forme un contour fermé, plus particulièrement présente une forme circulaire. La deuxième portion d’extrémité 40 forme un contour fermé, plus particulièrement présente une forme circulaire. La peau étanche étirable 36 forme une surface continue entre la première portion d’extrémité 38 et la deuxième portion d’extrémité 40. La première portion d’extrémité 38 est fixée à la chambre 16, plus particulièrement à la bride 22. La première portion d’extrémité 38 est, par exemple, pincée par la chambre 16, plus particulièrement par la bride 22, plus particulièrement dans le canal 23, de manière à maintenir la première portion d’extrémité 38 de la peau étanche étirable 36 solidaire de la chambre 16, ici à la première extrémité 18 de la chambre 16. La deuxième portion d’extrémité 40 est fixée à la tige d’actionnement 14, plus particulièrement à la deuxième extrémité 28. La deuxième portion d’extrémité 40 est, par exemple, pincée entre la tige d’actionnement 14 et le clapet de refoulement 30. La deuxième portion d’extrémité 40 entoure le clapet de refoulement 30 à la sortie du trou borgne 32. La peau étanche étirable 36 n’est pas fixée à la tige d’actionnement 14 ou à la chambre 16 en dehors de la première portion d’extrémité 38 et à la deuxième portion d’extrémité 40. Plus particulièrement, la portion centrale comprise entre la première portion d’extrémité 38 et la deuxième portion d’extrémité 40 est libre par rapport à la tige d’actionnement 14 et à la chambre 16. La peau étanche étirable 36 s’étend contre la tige d’actionnement 14, à l’exception éventuelle de la première portion d’extrémité 38 et de la deuxième portion d’extrémité 40, ici uniquement à l’exception de la première portion d’extrémité 38. La tige d’actionnement 14 dans la chambre 16 est ici recouverte par la peau étanche étirable 36, et ici le clapet 30. La peau étanche étirable 36 est, par exemple, réalisée en élastomère, de préférence en FKM, en perfluoroélastomère (FFKM) ou en tétrafluoroéthylène/propylène dipolymère (FEPM). La peau étanche étirable 36 présente ici un allongement à la rupture strictement supérieure ou égale à 120%, plus particulièrement à 150%. La peau étanche étirable 36 présente un module de Young E et une limite élastique Re, dans des conditions de pression et de température normales d’utilisation du système d’application. Les températures d’utilisation sont comprises dans l’intervalle [-15°C ; 260°C]. Le module de Young et la limite élastique sont ici déterminés selon la norme DIN 53 504 en date de mars 2017. Le module de Young est, par exemple, compris entre 6 N/mm² et 100 N/mm² (ou MPa), par exemple égal à 10,6 N/mm², soit 10,6 MPa. La limite élastique est, par exemple, comprise entre 5 N/mm² et 30 N/mm², par exemple égal à 16,3 MPa. Lors du déplacement de la tige d’actionnement 14 de la position initiale à la position déployée, la peau étanche étirable s’étire d’une longueur L1 à une longueur L2, chaque portion d’extrémité 38, 40 étant fixée de son côté. La peau étanche étirable 36 s’allonge d’un allongement maximal ΔL donné sur la course de déplacement de la tige d’actionnement 14, ici entre la position initiale et la position déployée. L’allongement maximal ΔL est ici égale à L2 retranchée de L1. Ici, l’allongement maximal ΔL est égale à la longueur L1 à 5% près. On nomme allongement relatif maximal ε le rapport de l’allongement maximal ΔL sur la longueur maximale L2. L’allongement relatif maximal ε est compris dans le domaine élastique, c’est-à-dire un domaine de déformation réversible, de la peau étanche étirable 36, plus particulièrement avec une marge de sécurité. Cela permet notamment que la peau étanche étirable 36 ne se déchire pas ou ne se déforme pas après avoir été allongé avec la tige d’actionnement 14 en position déployée. Cela permet notamment une durée de vie accrue du dispositif d’étanchéité. Plus particulièrement, la limite élastique de la peau étanche étirable 36 est supérieure ou égale à deux fois, plus particulièrement ici trois fois, le produit du module de Young et de l’allongement relatif maximal ε. Dans le domaine élastique de la peau étanche étirable, ladite peau présente un comportement élastique linaire suivant la loi de Hooke : la contrainte est égale au produit du module de Young E et de l’allongement relatif. Dans la position initiale, la peau étanche étirable ne présente pas de contrainte liée à un éventuel étirement, mais est tendue. Ainsi, dans la position déployée de la tige d’actionnement 14, la peau étanche étirable présente une contrainte σ égale au produit du module de Young E et de l’allongement relatif maximal ε. Pour une valeur du module de Young égale à 10,6 MPa et une valeur de l’allongement maximal ΔL égale à la longueur L1, on obtient que, dans la position déployée de la tige d’actionnement 14, la peau étanche étirable présente une contrainte égale à 5,3 MPa, ce qui est très inférieure à la limite élastique de la peau étanche étirable. Le coefficient de sécurité est ici défini comme le rapport de la limite élastique de la peau étanche étirable 36 sur la contrainte σ sur la peau étanche étirable dans la position déployée. Le coefficient de sécurité est, dans l’exemple pris, égal à 3,1. Un système d’application de produit de revêtement liquide 110 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention va maintenant être décrit en regard des figures 3 et 4. Seuls les aspects par lesquels ce deuxième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation vont être décrits. Les éléments identiques ou similaires sont référencés avec la même référence numérique que dans le premier mode de réalisation incrémentée de 100. Dans le deuxième mode de réalisation, le système d’application 110 est un pistolet d’application de produit de revêtement, plus particulièrement pour un produit fluide, visqueux, liquide et/ou pâteux, par exemple une peinture ou un vernis. La viscosité du produit est, par exemple, comprise entre 1.8 x 10 -5 Pa.s et 100000 Pa.s. Le produit présente une pression comprise entre 0 et 1000 bars. Le système d’application 110 comprend, par exemple, un corps principal 112 et une tige d’actionnement 114, comprise ici dans un pointeau. Le corps principal 112 comprend une chambre 116. La chambre 116 est similaire à celui tel que décrit en regard du premier mode de réalisation. La chambre 116 délimite une cavité, formant ici un conduit de passage du pistolet. La chambre 116 comprend en outre une bride 122. La bride 122 est similaire à la bride de pompe décrit en regard du premier mode de réalisation. La chambre 116 délimite, par exemple, un orifice de sortie de la cavité en sa deuxième extrémité 120. L’orifice de sortie forme ici un siège. L’orifice de sortie de la cavité est, par exemple, un conduit de sortie du pistolet. Le pointeau est, par exemple, prévu pour réguler le passage de l’orifice de sortie. La tige d’actionnement 114 est agencée par rapport à la chambre 116 similairement à ce qui a été décrit précédemment. La tige d’actionnement 114 est, par exemple, pourvue d’une tête de pointeau 130 au niveau de la deuxième extrémité 128. Plus particulièrement, la tête de pointeau 130 entoure la tige d’actionnement 114 au niveau de la deuxième extrémité 128. La tige d’actionnement 114 est mobile par rapport à la chambre 116, plus particulièrement en translation selon une direction longitudinale X. La tige d’actionnement 114 est, par exemple, mobile entre une position écartée de l’orifice de sortie, dite position initiale de la tige d’actionnement 114, représentée sur la , et une position d’obturation de l’orifice de sortie, dite position déployée de la tige d’actionnement 114, représentée sur la . La tête de pointeau 130 est adaptée pour reposer contre le siège dans la position d’obturation de l’orifice de sortie. Le système d’application 110 comprend similairement à précédemment un dispositif d’étanchéité 134 comprenant une peau étanche étirable 136. La peau étanche étirable 136 est agencée similairement et présente des caractéristiques similaires à celles décrites précédemment. Plus particulièrement, la première portion d’extrémité 138 est, par exemple, pincée par la chambre 116, plus particulièrement par la bride 122, plus particulièrement dans un canal interne 123 similairement à précédemment, de manière à maintenir la première portion d’extrémité 138 de la peau étanche étirable 136 solidaire de la chambre 116, plus particulièrement de la première extrémité de la chambre 116. La deuxième portion d’extrémité 140 est fixée à la tige d’actionnement 114, plus particulièrement ici à la jonction entre la tige d’actionnement 114 et la tête de pointeau 130. La deuxième portion d’extrémité 140 est, par exemple, pincée entre la tige d’actionnement 114 et la tête de pointeau 130, plus particulièrement entre la tige d’actionnement 114 et une pièce de la tête 130 adaptée pour plaquée la deuxième portion d’extrémité 140 de la peau étanche étirable 136 contre la tige d’actionnement 114. La peau étanche étirable 136 s’étend contre la tige d’actionnement 114, à l’exception éventuelle de la première portion d’extrémité 138 et de la deuxième portion d’extrémité 140, ici uniquement à l’exception de la première portion d’extrémité 138. La tige d’actionnement 114 dans la chambre 116 est ici recouverte, plus particulièrement ici par la peau étanche étirable 136 et ici la tête de pointeau 130. Le fonctionnement du dispositif d’étanchéité du deuxième mode de réalisation est identique à celui du premier mode de réalisation. Le dispositif d’étanchéité de l’invention forme, grâce à la peau étanche étirable, l’étanchéité entre la tige d’actionnement et la chambre. La peau étanche étirable est aisément rinçable et permet une amorce rapide. Une portion de la tige d’actionnement ne sort pas de la peau étanche étirable lors du déploiement de la tige d’actionnement, de sorte que des poussières ne s’insèrent pas le long de la tige d’actionnement. De plus, un tel dispositif est particulièrement avantageux pour un produit sensible à l’humidité et à l’environnement extérieur. Dispositif d’étanchéité (34 ; 134) pour un système d’application (10 ; 110) de produit de revêtement liquide ou pâteux, caractérisé en ce que le dispositif d’étanchéité (34 ; 134) comprend une peau étanche étirable (36 ; 136) adaptée pour entourer de façon étanche une tige d’actionnement (14 ; 114) mobile, plus particulièrement en translation, par rapport à une chambre (16 ; 116) du système d’application (10 ; 110), la peau étanche étirable (36 ; 136) étant adaptée pour être fixée à la tige d’actionnement (14 ; 114) d’une part et à la chambre (16 ; 116) d’autre part. Dispositif d’étanchéité selon la revendication 1, dans lequel la peau étanche étirable (36 ; 136) comprend une première portion d’extrémité (38 ; 138) et une deuxième portion d’extrémité (40 ; 140), la première portion d’extrémité (38 ; 138) étant adaptée pour être fixée à la chambre (16 ; 116), la deuxième portion d’extrémité (40 ; 140) étant adaptée pour être fixée à la tige d’actionnement (14 ; 114). Dispositif d’étanchéité selon la revendication 2, dans lequel chacune de la première portion d’extrémité (38 ; 138) et de la deuxième portion d’extrémité (40 ; 140) forme un contour fermé, la peau étanche étirable (36 ; 136) formant une surface continue entre la première portion d’extrémité (38 ; 138) et la deuxième portion d’extrémité (40 ; 140). Dispositif d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la peau étanche étirable (36 ; 136) présente une forme générale cylindrique creuse. Dispositif d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la peau étanche étirable (36 ; 136) est réalisée en élastomère, de préférence en FKM ou en perfluoroélastomère (FFKM) ou en tétrafluoroéthylène/propylène dipolymère (FEPM). Système d’application (10 ; 110) de produit de revêtement liquide ou pâteux, comprenant une chambre (16 ; 116) et une tige d’actionnement (14 ; 114), la tige d’actionnement (14 ; 114) étant mobile, plus particulièrement en translation, par rapport à la chambre (16 ; 116), le système d’application (10 ; 110) comprenant un dispositif d’étanchéité (34 ; 134) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, la peau étanche étirable (36 ; 136) étant fixée à la tige d’actionnement (14 ; 114) d’une part et à la chambre (16 ; 116) d’autre part. Système d’application selon la revendication 6, dans lequel la peau étanche étirable (36 ; 136) entoure la tige d’actionnement (14 ; 114) et relie la tige d’actionnement (14 ; 114) et la chambre (16 ; 116) sur toute la circonférence de la tige d’actionnement (14 ; 114). Système d’application selon la revendication 6 ou 7, dans lequel la peau étanche étirable (36 ; 136) présente un module de Young et une limite élastique, la peau étanche étirable (36 ; 136) étant prévue pour s’allonger d’un allongement relatif maximal sur la course de déplacement de la tige d’actionnement (14 ; 114), la limite élastique étant strictement supérieure ou égale à deux fois le produit du module de Young et de l’allongement relatif maximal. Système d’application selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel la chambre (16) est comprise dans un corps de pompe (12), la tige d’actionnement (14) étant un piston de pompe. Système d’application selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel le système d’application (110) est un pistolet d’application de produit de revêtement, la chambre (116) délimitant un conduit de passage du pistolet, la tige d’actionnement (114) étant comprise dans un pointeau agencé dans le conduit.