<B>Dispositif d'étanchéité pour installation hydraulique</B> La présente invention a pour objet un dis positif d'étanchéité pour installation hydrau lique, disposé entre deux organes susceptibles d'exécuter l'un par rapport à l'autre un mouve ment alternatif rectiligne. Ce dispositif d'étan chéité est destiné notamment aux accumula teurs hydrauliques.
Il est évident que, pour qu'un accumula teur hydraulique ait quelque valeur industrielle, il doit comporter un joint susceptible d'empê cher les fuites de liquide de toutes sortes pen dant des périodes de longue durée, par exemple d'un demi-million de courses alternées. Ce ré sultat doit être obtenu non seulement malgré les pressions extrêmement fortes développées et malgré les mouvements relatifs alternatifs des organes, mais encore parfois dans des condi tions de température élevée et dans une atmo sphère corrosive à température élevée, etc., telles que celles auxquelles sont exposés les res sorts en acier ordinaires.
On parvient à ce résultat à l'aide d'un dis positif d'étanchéité pour installation hydrauli que disposé entre deux organes susceptibles d'exécuter l'un par rapport à l'autre un mou vement alternatif rectiligne, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon placé entre ces organes et fixe par rapport à l'un de ceux-ci au moins dans la direction dudit mouvement alter natif, manchon dont l'extrémité située du côté pression présente une rainure de profil ar rondi de manière à présenter deux lèvres de longueurs différentes, et un élément annulaire élastique disposé entre lesdits organes au voisi nage de ladite extrémité, la lèvre longue étant flexible et adjacente à l'organe mobile par rap port au manchon au moins dans la direction dudit mouvement alternatif,
l'élément élastique étant conformé et disposé de telle façon par rapport auxdites lèvres que, sous l'action de la pression, il vienne se loger dans la rainure de ladite extrémité et s'y déforme en forçant la lèvre longue contre ledit organe mobile, sans s'appuyer lui-même contre ce dernier, et en s'appliquant en revanche lui-même contre l'au tre organe.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, une forme et des variantes d'exécution du dispositif objet de l'invention.
La fig. 1 représente un accumulateur hy draulique connu, muni de deux dispositifs d'étanchéité constituant deux formes d'exécu tion de l'invention.
La fig. .2 est une coupe axiale partielle d'un manchon d'étanchéité que comprend la pre mière forme d'exécution.
La fig. 3 est une coupe partielle, à plus grande échelle, de cette forme d'exécution et représente les positions des éléments de celle-ci pendant le remplissage en liquide de l'accumu lateur et avant que ce dernier commence à fonctionner.
La fig. 4 est une coupe semblable à celle la fig. 3 et représente le dispositif d'étanchéité après la mise sous pression initiale de l'accumu lateur.
La fig. 5 est une coupe axiale partielle, à plus grande échelle, d'une variante du man chon d'étanchéité.
La fig. 6 est une coupe axiale partielle d'un manchon d'étanchéité que comprend la seconde forme d'exécution.
L'accumulateur hydraulique de la fig. 1 comprend un récipient cylindrique 21, fermé à une extrémité, et une tête 22 de support d'un piston 24, se vissant dans l'autre extrémité du récipient. La tête 22 présente un alésage 23 dans lequel le piston peut se déplacer dans les deux sens. Ce piston est retenu dans la tête 22 par un écrou 25 et il présente une tige 28 s'étendant à travers l'écrou hors de la tête et une partie 26 de diamètre réduit. Un disposi tif d'étanchéité 30 est disposé entre ladite par tie 26 et l'alésage 23 de la tête et y est retenu par un chapeau 27 qui est monté avec jeu dans l'alésage 23 et vissé sur le piston par un filetage 29.
Le dispositif d'étanchéité comprend un manchon 35 (fig. 2) relativement rigide, de préférence en matière plastique, par exemple en nylon ou en matière vinylique de haute ré sistance et à faible coefficient de frottement, et une bague élastique 36 en caoutchouc mou, de -section circulaire.
Le manchon 35 est de forme générale cy lindrique. On obtient les meilleurs résultats en donnant au manchon une longueur au moins égale à la moitié de son diamètre externe et une épaisseur d'environ un cinquième de sa longueur. Il présente à son extrémité intérieure une rainure 37 de profil arrondi, dont la face extérieure 39 est plus longue que la face inté rieure 38 et généralement un peu plus longue que l'épaisseur de la section transversale du manchon. Le manchon présente ainsi deux lèvres de longueurs différentes, la lèvre exté rieure 45, en forme générale de V, qui est la plus longue, étant suffisamment mince pour être flexible.
Les faces 38 et 39 de la rainure sur lesquelles est destinée à s'appuyer la bague 36 font des angles<I>A</I> et<I>B</I> de 20 , ou un peu plus aigus, avec les faces intérieure et exté rieure 41 et 40 respectives du manchon, de fa çon à pouvoir bloquer entre elles la bague 36, ainsi qu'on le verra plus loin.
La face intérieure 41 du manchon 35 est cylindrique et laisse subsister du jeu entre elle et la partie 26 de diamètre réduit du piston 24 lorsque le manchon n'est pas en position d'étanchéité. La face extérieure 40 du manchon est à gradin, son diamètre étant plus grand dans la portion 42 voisine de l'extrémité intérieure du manchon et plus petit dans la partie res tante 43.
Cette réduction d'épaisseur de la partie 43 a pour but de diminuer la surface du manchon qui est en contact avec l'alésage 23 et par con séquent de réduire au minimum les pertes par frottement provoquées par le coulissement du manchon 35 dans l'alésage 23. Bien entendu, au lieu de réduire brusquement l'épaisseur du manchon de la portion 42 à la partie restante 43, on peut donner audit manchon une légère conicité à partir d'un point juste au-dessous de la lèvre 45, de façon à ce que son épaisseur soit minimum à son extrémité inférieure.
Il convient maintenant de considérer l'ap plication du manchon décrit ci-dessus au dis positif d'étanchéité. Il y a lieu de se reporter d'abord à la fig. 3 qui représente les positions initiales des deux éléments 35 et 36 par rap port à la paroi de l'alésage 23 de la tête 22 et à la partie de diamètre réduit 26. On remar quera que, dans les positions initiales, avant tout mouvement du piston dans l'alésage, la bague 36 n'est pas encore entrée dans la rai nure 37 du manchon 35, mais s'applique étroi tement contre l'alésage 23 et contre la partie de diamètre réduit 26, en formant un joint en tre eux.
On remarquera de plus que le man chon 35 n'est pas en contact avec l'alésage 23 et qu'il existe en réalité entre eux un intervalle 65, évidemment moins large en face de la por- tion 42 qu'en face de la partie 43. Il existe également un intervalle 66 entre la face inté rieure 41 du manchon 35 et la partie de dia mètre réduit 26.
La fig. 4 représente les positions relatives des éléments lorsque la charge préliminaire ini tiale a été appliquée sur le piston, ces positions relatives étant les mêmes que celles que les élé ments occupent pendant toute la durée du cycle de fonctionnement du dispositif. On remar quera que la bague 36 n'est plus en contact avec l'alésage 23, mais qu'elle est entièrement contenue entre la lèvre 45 du manchon 35 et la partie de diamètre réduit 26 du piston 24. La bague 36 reste dans cette position pendant tous les mouvements ultérieurs du dispositif.
La bague est fortement coincée dans la rainure 37 (ou dans la rainure du manchon 55), en contact étroit avec la partie de diamètre réduit 26 du piston 24, de façon à empêcher les fuites du liquide compressible du dispositif de haut en bas le long de la partie de diamètre réduit 26, ce qui constitue une importante caractéris tique de cet élément, puisqu'il est possible sous pression, en particulier sous faible pression, de laisser subsister l'intervalle 66 entre la paroi intérieure du manchon 35 et la surface exté rieure de la partie 26, et que si cette bague 36 n'existait pas, une fuite se produirait le long de la partie de diamètre réduit 26 par l'intervalle 66, en empêchant le dispositif de fonctionner.
On voit que la bague 36 sert aussi dans cette position de moyen auxiliaire exerçant une pression du dedans en dehors contre la lèvre 45 du manchon 35, qui est ainsi poussée en contact étroit d'étanchéité avec l'alésage 23. Cette action auxiliaire est extrêmement impor tante aux basses pressions initiales, car en son absence, des quantités de fluide infimes pas seraient le long de la face extérieure 40 de la lèvre 45 en donnant lieu à des fuites progressi ves et en empêchant finalement le dispositif de fonctionner.
On remarquera de plus que, lorsque la pression augmente, la matière du manchon 35 se déforme et assure en réalité l'étanchéité également le long de sa face intérieure 41, c'est- à-dire le long de la partie 26, fig. 4. En fait, sous une pression beaucoup plus forte, de l'or dre de 1400 kg/cm2, l'intervalle, représenté à la fig. 4 entre le manchon 35 et l'alésage 23, derrière la lèvre 45, se remplit complètement par la déformation de cette matière.
Dans le manchon 55 de la fig. 5, les faces extérieure 56 et intérieure 57, cylindriques et parallèles sur toute la longueur du manchon, sont fortement coincées entre l'alésage 23 et la partie de diamètre réduit 26 du piston 24, ce qui donne lieu à une perte par frottement qui, quoique peu importante dans certaines appli cations, est grave lorsque les pressions ascen dantes et descendantes du dispositif doivent être les mêmes. Le manchon 35 de la fig. 4 est indispensable dans une application dans la quelle les pressions ascendantes et descendan tes doivent être les mêmes, quoiqu'il soit un peu plus coûteux à fabriquer.
Les manchons décrits permettent d'assurer une étanchéité efficace sous toutes les pressions susceptibles d'exister dans le dispositif et qui peuvent varier d'une faible charge initiale jus qu'à de fortes valeurs, par exemple de l'ordre de 700 kg/cm2 au début jusqu'à une valeur maximum de 1500 à 3500 kg/cm2.
Le dispositif d'étanchéité représenté com prend un régulateur de force ou dispositif de compensation des pertes de force ou de réglage des efforts, désigné d'une manière générale par 100, fig. 1. Ce régulateur comporte un piston réglable 101 qui se visse dans l'extrémité fer mée du récipient cylindrique 21 et fait varier le volume intérieur du dispositif de façon à faire varier les efforts exercés par le piston 24 en modifiant le volume intérieur du récipient 21.
Le piston 101 fonctionne dans un dispositif d'étanchéité 130, fig. 1 et 6, qui est semblable au dispositif d'étanchéité 30, mais dans lequel le manchon 135 comporte une lèvre intérieure 145 qui s'applique contre la face où se produit un mouvement relatif et qui, dans ce cas, est intérieure et non extérieure.
Le manchon 135, comme les manchons 35 et 55 décrits ci-dessus, est de forme générale cylindrique et comporte à son extrémité inté rieure une rainure 137 de forme arrondie dont les côtés sont de longueurs inégales. Cette rai nure reçoit une bague torique comme dans les formes d'exécution décrites ci-dessus. Mais le côté long de la rainure 137 du manchon 135 est situé à l'intérieur et le côté court à l'exté rieur. La lèvre intérieure 145 rend étanche le contact mobile entre le piston réglable 101 et le récipient et une lèvre extérieure<B>138,</B> plus courte, est en contact étanche statique avec la paroi du récipient.
La bague torique (non représentée), comme dans les formes d'exécution antérieures, sert à appliquer la lèvre intérieure 145 contre la face en regard.
Le diamètre intérieur du manchon 135 est plus grand sur la majeure partie de sa longueur et sa face intérieure 143 est en retrait par rap port à la portion de plus grand diamètre 142 de la lèvre 145. La face extérieure 141 de ce manchon est cylindrique et de même diamètre sur toute sa hauteur.
<B> Sealing device for hydraulic installation </B> The present invention relates to a sealing device for hydraulic installation, arranged between two members capable of executing a movement relative to one another. alternating rectilinear ment. This sealing device is intended in particular for hydraulic accumulators.
Obviously, for a hydraulic accumulator to have any industrial value, it must have a seal capable of preventing fluid leaks of all kinds for long periods of time, for example half a million. of alternating races. This result must be obtained not only in spite of the extremely strong pressures developed and in spite of the reciprocating relative movements of the organs, but also sometimes in conditions of high temperature and in a corrosive atmosphere at high temperature, etc., such as those in which ordinary steel springs are exposed.
This is achieved with the aid of a positive sealing device for hydraulic installation arranged between two members capable of executing with respect to each other a rectilinear reciprocating movement, characterized in that it comprises a sleeve placed between these members and fixed with respect to one of these at least in the direction of said native alter movement, the sleeve of which the end located on the pressure side has a groove of rounded ar profile so as to have two lips of different lengths, and an elastic annular element arranged between said members in the vicinity of said end, the long lip being flexible and adjacent to the member movable with respect to the sleeve at least in the direction of said reciprocating movement,
the elastic element being shaped and disposed in such a way with respect to said lips that, under the action of the pressure, it comes to be housed in the groove of said end and deforms therein by forcing the long lip against said movable member, without leaning itself against the latter, and by applying itself against the other organ.
The appended drawing represents, by way of example, one form and variant embodiments of the device which is the subject of the invention.
Fig. 1 shows a known hydraulic accumulator, provided with two sealing devices constituting two embodiments of the invention.
Fig. .2 is a partial axial section of a sealing sleeve that comprises the first embodiment.
Fig. 3 is a partial section, on a larger scale, of this embodiment and shows the positions of the elements thereof during the liquid filling of the accumulator and before the latter begins to operate.
Fig. 4 is a section similar to that in FIG. 3 and shows the sealing device after the initial pressurization of the accumulator.
Fig. 5 is a partial axial section, on a larger scale, of a variant of the sealing sleeve.
Fig. 6 is a partial axial section of a sealing sleeve which the second embodiment comprises.
The hydraulic accumulator of fig. 1 comprises a cylindrical container 21, closed at one end, and a head 22 for supporting a piston 24, screwing into the other end of the container. The head 22 has a bore 23 in which the piston can move in both directions. This piston is retained in the head 22 by a nut 25 and has a rod 28 extending through the nut out of the head and a portion 26 of reduced diameter. A sealing device 30 is disposed between said part 26 and the bore 23 of the head and is retained there by a cap 27 which is mounted with play in the bore 23 and screwed onto the piston by a thread 29.
The sealing device comprises a relatively rigid sleeve 35 (Fig. 2), preferably of plastic material, for example nylon or vinyl material of high strength and low coefficient of friction, and an elastic ring 36 of soft rubber. , of circular -section.
The sleeve 35 is generally cylindrical in shape. The best results are obtained by giving the sleeve a length at least equal to half of its external diameter and a thickness of about one fifth of its length. It has at its inner end a groove 37 of rounded profile, the outer face 39 of which is longer than the inner face 38 and generally a little longer than the thickness of the cross section of the sleeve. The sleeve thus has two lips of different lengths, the outer lip 45, generally V-shaped, which is the longest, being thin enough to be flexible.
The faces 38 and 39 of the groove on which the ring 36 is intended to rest make angles <I> A </I> and <I> B </I> of 20, or a little more acute, with the inner and outer faces 41 and 40 respectively of the sleeve, so as to be able to block the ring 36 between them, as will be seen below.
The inner face 41 of the sleeve 35 is cylindrical and leaves play between it and the portion 26 of reduced diameter of the piston 24 when the sleeve is not in the sealing position. The outer face 40 of the sleeve is stepped, its diameter being larger in the portion 42 adjacent to the inner end of the sleeve and smaller in the remaining portion 43.
The purpose of this reduction in thickness of the portion 43 is to reduce the area of the sleeve which is in contact with the bore 23 and consequently to minimize the frictional losses caused by the sliding of the sleeve 35 in the bore. 23. Of course, instead of abruptly reducing the thickness of the sleeve from portion 42 to remaining portion 43, said sleeve can be given a slight taper from a point just below lip 45, so that its thickness is minimum at its lower end.
It is now necessary to consider the application of the sleeve described above to the sealing device. Reference should first be made to fig. 3 which represents the initial positions of the two elements 35 and 36 with respect to the wall of the bore 23 of the head 22 and to the portion of reduced diameter 26. It will be noted that, in the initial positions, before any movement of the piston in the bore, the ring 36 has not yet entered the groove 37 of the sleeve 35, but rests tightly against the bore 23 and against the reduced diameter part 26, forming a gasket between them.
It will also be noted that the sleeve 35 is not in contact with the bore 23 and that there is in reality a gap 65 between them, obviously less wide in front of the portion 42 than in front of the bore. part 43. There is also a gap 66 between the inner face 41 of the sleeve 35 and the portion of reduced diameter 26.
Fig. 4 shows the relative positions of the elements when the initial preliminary load has been applied to the piston, these relative positions being the same as those that the elements occupy throughout the operating cycle of the device. It will be noted that the ring 36 is no longer in contact with the bore 23, but that it is entirely contained between the lip 45 of the sleeve 35 and the portion of reduced diameter 26 of the piston 24. The ring 36 remains in this. position during all subsequent movements of the device.
The ring is stuck strongly in the groove 37 (or the groove of the sleeve 55), in close contact with the reduced diameter portion 26 of the piston 24, so as to prevent leakage of the compressible liquid from the device up and down along of the reduced diameter portion 26, which constitutes an important characteristic of this element, since it is possible under pressure, in particular under low pressure, to leave the gap 66 between the inner wall of the sleeve 35 and the surface outside of the part 26, and that if this ring 36 did not exist, a leak would occur along the reduced diameter part 26 through the gap 66, preventing the device from functioning.
It can be seen that the ring 36 also serves in this position as an auxiliary means exerting pressure from the inside out against the lip 45 of the sleeve 35, which is thus pushed into close sealing contact with the bore 23. This auxiliary action is extremely Important at the initial low pressures, because in its absence minute amounts of fluid would not be along the outer face 40 of the lip 45 giving rise to progressive leaks and ultimately preventing the device from functioning.
It will also be noted that, when the pressure increases, the material of the sleeve 35 deforms and in fact ensures the seal also along its inner face 41, that is to say along the part 26, FIG. 4. In fact, under a much higher pressure, of the order of 1400 kg / cm2, the interval, shown in fig. 4 between the sleeve 35 and the bore 23, behind the lip 45, is completely filled by the deformation of this material.
In the sleeve 55 of FIG. 5, the outer 56 and inner 57 faces, cylindrical and parallel over the entire length of the sleeve, are strongly wedged between the bore 23 and the reduced diameter portion 26 of the piston 24, which gives rise to a frictional loss which, although not very important in some applications, is serious when the upward and downward pressures of the device must be the same. The sleeve 35 of FIG. 4 is essential in an application in which the upward and downward pressures must be the same, although it is a little more expensive to manufacture.
The sleeves described make it possible to ensure effective sealing under all the pressures likely to exist in the device and which can vary from a low initial load to high values, for example of the order of 700 kg / cm2. at the start up to a maximum value of 1500 to 3500 kg / cm2.
The sealing device shown com takes a force regulator or device for compensating losses of force or adjusting forces, generally designated by 100, FIG. 1. This regulator comprises an adjustable piston 101 which is screwed into the closed end of the cylindrical container 21 and varies the internal volume of the device so as to vary the forces exerted by the piston 24 by modifying the internal volume of the container 21 .
The piston 101 operates in a sealing device 130, fig. 1 and 6, which is similar to the sealing device 30, but in which the sleeve 135 has an inner lip 145 which rests against the face where relative movement occurs and which, in this case, is inner and not outer .
The sleeve 135, like the sleeves 35 and 55 described above, is generally cylindrical in shape and has at its inner end a groove 137 of rounded shape, the sides of which are of unequal lengths. This groove receives an O-ring as in the embodiments described above. But the long side of the groove 137 of the sleeve 135 is located on the inside and the short side on the outside. The inner lip 145 seals the movable contact between the adjustable piston 101 and the container and a shorter outer lip <B> 138, </B> is in static sealed contact with the container wall.
The O-ring (not shown), as in the previous embodiments, serves to press the inner lip 145 against the facing face.
The inside diameter of the sleeve 135 is larger over most of its length and its inside face 143 is set back relative to the larger diameter portion 142 of the lip 145. The outside face 141 of this sleeve is cylindrical and of the same diameter over its entire height.