CH392180A - Bague d'étanchéité déformable élastiquement - Google Patents

Bague d'étanchéité déformable élastiquement

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CH392180A
CH392180A CH755962A CH755962A CH392180A CH 392180 A CH392180 A CH 392180A CH 755962 A CH755962 A CH 755962A CH 755962 A CH755962 A CH 755962A CH 392180 A CH392180 A CH 392180A
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static pressure
ring
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Jerome Horvereid Wells
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Precision Associates Inc
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Description


  Bague d'étanchéité     déformable        élastiquement       La présente     invention    a pour objet     une    bague  d'étanchéité     dé:formable        élastiquement,    caractérisée  par une section transversale de     forme    générale rec  tangulaire, ayant deux faces opposées de     pression     statique et une face de contact     glissant    sous pression  s'étendant d'une des faces de pression     statique    à       l'autre,

      chaque face de pression statique présentant  une languette d'angle     commune    avec ladite face de  contact glissant qui présente un double évidement  entre les     languettes    d'angle et     lesdites        faces    de pres  sion statique, lesquelles     présentent        des    gorges peu  profondes     adjacentes    aux languettes d'angle et des  parties plus larges et donc relativement moins     défor-          mables    servant d'amortisseurs, adjacentes     auxdites     gorges,

   chacune de ces parties formant     amortisseur     présentant une     surface    de pression statique de     sorte     qu'elles sont     comprimées    en se rapprochant pen  dant     l'utilisation    sans que les languettes d'angle  s'écrasent en perdant leurs propriétés     d'étanchéifi-          cation.     



  Le dessin annexé représente, à titre d'exemple,  une forme d'exécution de la bague d'étanchéité fai  sant l'objet de     l'invention,    ainsi que des     variantes.     



  La     fig.    1 est une vue en plan de     ladite    forme       d'exécution.     



  La     fig.    2 est une coupe à plus grande échelle  suivant la     ligne    2-2 de la     fig.    1.  



  La     fig.    3 est une     coupe    analogue à celle de la       fig.    2, d'une     variante.     



  La     fig.    4 est une autre variante.  



  La     fig.    5 est une vue en plan d'un segment de  bague d'une variante de la     fig.    1.  



  La     fig.    6 est une coupe agrandie suivant la ligne  6-6 de la     fig.    5.  



  La bague d'étanchéité représentée à la     fig.    1 est  désignée dans son ensemble par la référence 10, et  elle est réalisée en caoutchouc     synthétique,    matériau    élastique et     susceptible    de se déformer entre cer  taines     limites,    en vue d'entretenir une étanchéité  efficace tant sous les pressions élevées que sous les  pressions faibles.

      La bague     d'étanchéité    10 comporte un corps qui,  vu en     coupe,    est     massif    et de     forme    générale     rec-          tangulaire    (fg. 2, 3, 4 et 6), ce qui réduit au mini  mum la déformation naturelle qui se produit en  cours d'usage.

   On a remarqué que les bagues tori  ques     connues,    de section circulaire,     ont        tendance    à  s'aplatir et à se tordre pour     donner        des        coins    dans  des conditions     limites    de pression, et elles subissent       une    déformation     permanente    sous     compression.     



  La bague 10 présente des faces     contiguës,    dont  chacune est conçue pour être ou rester sous pres  sion et     pour    assurer l'étanchéité     surtout    à l'endroit  des coins. Ces coins sont soutenus par une     structure          intermédiaire    qui, dans la     plupart    des     cas,    est en  forme de bosse, et     ils    ont un rôle     protecteur        d'amor-          tiss:

  ement    et de     façon    accessoire assurent l'étanchéité,  et les positions     intermédiaires        délimitent    des gorges  ou auges peu profondes capables de     contenir    des     lu-          brifiants    et qui ont tendance à se fermer sous pres  sion.

   En aucun     cas,    cependant, les dimensions de  ces     gorges    ou auges ne sont telles qu'elles permet  tent     l'écrasement        des        coins.    Le rôle de ces     coins    est  un rôle     d'étanchéification    et, à cette fin, ces coins  sont maintenus     minces    et flexibles.

   Si le rôle de la  structure en     forme    de bosse est avant tout     d7amor-          tir    en vue de protéger les     coins    contre l'écrasement  et l'extrusion, la partie en forme de bosse     est    assez  épaisse et     résistante.    Si son rôle     est    avant tout d'ai  der les     coins    à assurer l'étanchéité, la partie en     forme     de bosse peut alors être     moins        épaisse    et     moins    ré  sistante et, dans     certains    cas,

   cette partie peut être  aplatie au point de     disparaître    presque     compi     ment, étant bien entendu que     l'évidement    qu'elle      forme est plus large mais n'a pas une profondeur  suffisante pour que les coins puissent se plier ou  s'écraser. Tenant compte de ce qui précède, on peut  donner à la bague 10 des faces contiguës de deux  types différents, comme indiqué sur la     fig.    2, l'une  des     faces    étant     une    face de contact glissant sous  pression 11, et l'autre étant une face 12 de pression  statique.

   Ces deux faces 11 et 12 sont inclinées l'une  par rapport à l'autre et sont en général à 900, mais  on pourrait également avoir le cas où ces faces ne  sont pas perpendiculaires. La     face    de pression sta  tique 12 est soumise à une force de     compression     pure pendant l'emploi, la bague étant portée de  façon     connue    par un élément (non représenté) contre  lequel elle appuie.

   La     face    11 de     contact    glissant  sous pression est conçue de façon à exercer une  pression sur une surface mobile (non représentée) et  elle est soumise non seulement à une     force    de com  pression mais encore à des forces de frottement et à  des forces     combinées    dues à la distorsion de l'en  semble de la bague d'étanchéité.  



  La face de contact     glissant    sous pression 11  comporte sur les     coins    deux languettes 13 d'étan  chéité, étroites et souples et qui se terminent vers  l'extérieur par des     becs    14 comme représenté. Cha  cun des becs 14 présente des côtés 15 qui peuvent  diverger légèrement vers l'arrière, afin d'assurer que  l'extrémité avant ait la souplesse voulue sans briser  les parties restantes de la languette.  



  Il est avantageux d'arrêter cette divergence aux  points 16, qui     délimitent    des     renflements    ou talons,  comme représenté. Les côtés divergents 15 forment  un angle tel que     les        points    16 ne viennent jamais en  contact avec une surface à rendre étanche tant que  le côté 15 tout entier n'est pas venu en     contact    avec  cette surface. On     empêche        ainsi    les     fuites,    malgré  le faible frottement.

   Dans la     forme    de réalisation  représentée sur la     fig.    1, la face de     contact    11 com  porte également une partie en forme de     bosse,    telle  que la nervure 17, située entre les languettes 13  d'étanchéité situées aux coins, et qui délimite avec  ces languettes deux gorges intermédiaires 18 de fai  ble profondeur qui sont conçues pour retenir le  fluide lubrifiant, sans constituer un évidement trop  prononcé susceptible d'affaiblir le     corps    de la ba  gue.

   La nervure 17 présente un bec 19 qui peut, de  façon avantageuse, avoir la même     courbure    dans  sa partie la plus extérieure que les becs 14 des lan  guettes d'étanchéité 13 situées aux     coins.    La nervure  17 se trouve légèrement en deçà d'une ligne passant  par les parties les plus extérieures des languettes  d'étanchéité situées aux coins, de façon qu'en cours  d'utilisation la     nervure    ne donne pas une résistance  de frottement tant que les languettes souples ne sont  pas suffisamment déformées pour amener le bec 19  de la nervure 17 en     contact    avec une     surface    glis  sante.

   Une fois la bague montée entre des surfaces  à rendre étanche, on déforme légèrement les lan  guettes 13 afin d'assurer un bon contact en l'absence  de toute pression ou sous de faibles pressions. Le  frottement est très     faible    en raison du contact limité    et des faibles surfaces des parties 14 en forme de  bec. Si la bague continue à se déformer sous l'effet  d'un écrasement     diamétral    quand les pressions aug  mentent, la     nervure    17 commence à rejoindre les  languettes 13 en venant au contact d'une surface à  rendre étanche, et elle exerce de plus en plus sa  force antagoniste, mais cependant la surface totale  de la face de contact sous pression de la bague n'est  pas anormalement augmentée.  



  Chaque face 12 comporte également deux lan  guettes souples 13 disposées aux coins.     Etant    donné  que la face 11, dans cette forme d'exécution, est  située entre les deux faces 12, ces dernières ont cha  cune une languette 13 en commun avec la face 11.       Etant    donné que la bague d'étanchéité décrite peut  être utilisée aussi bien à l'extérieur qu'à l'intérieur  d'une pièce mobile, par exemple à l'extérieur d'un  piston ou à l'intérieur d'un cylindre (non représenté),  il est avantageux de doubler le nombre des éléments  de la     face    11 de même que des éléments des faces  12. De la sorte, l'étanchéité est la même dans le  cas de la     fig.    2, que la face 11 fonctionne à gauche  ou à droite de la figure.  



  D'autre part, la face 12 comporte les languettes  d'étanchéité 13 disposées aux coins, et un élément  amortisseur 20 plus grand et plus rigide. Cet élé  ment amortisseur 20 peut être formé dans une sur  face plate 21 située dans un plan dans lequel se  trouvent les becs 14 des languettes 13, ou légère  ment en dehors de ce plan. Une gorge 22 peu pro  fonde est ménagée entre l'élément 20 et chacune des  languettes 13, afin de permettre à ces dernières de  se plier facilement afin qu'elles assurent une bonne  étanchéité sous la pression du fluide.

   Quand on  exerce une pression statique sur l'élément 20, des  forces de     déformation    sont transmises dans tout le  corps de la bague et les languettes 13 ont tendance  à faire saillie vers     l'extérieur    latéralement, ce qui  augmente l'étanchéité par frottement entre la bague  et la     surface    de contact     glissant.    En aucun cas ce  pendant la bague n'est écrasée ni les languettes 13  ne se déforment au point de laisser fuir le fluide.  L'élément amortisseur 20 d'une face 12 a pour rôle  de transmettre la force d'étanchéité aux languettes  13 correspondant à la face opposée 12.

   Dans des  conditions d'étanchéité dynamiques, lorsque la sur  face mobile inverse son sens de     déplacement,    le se  cond élément amortisseur prend la suite, et pro  tège ses propres languettes 13, en transmettant la  force d'étanchéité aux languettes     opposées.        Etant     donné qu'il n'y a pas de gorges ou évidements pro  fonds, la bague 10 ne s'écrase ni ne se tord en cours  d'utilisation.  



  Dans certains cas, il peut être avantageux d'aug  menter la souplesse des languettes 13 et des nervu  res 17 pour     conférer,    par exemple, de meilleures  propriétés d'étanchéité aux pressions très faibles,  tout en     conservant    l'étanchéité qui agit efficacement  aux pressions élevées. A cette fin, la vue en     coupe     peut prendre l'aspect représenté sur la     fig.    3, sur  laquelle le bec 23 des languettes 13 et les becs 24 de      la nervure 17 ont été rendus plus pointus par dimi  nution du rayon de- courbure, comme représenté.

    Les éléments amortisseurs 20 et les gorges peu pro  fondes 18 et 22 conservent toutefois leurs propriétés,  et l'effet d'étanchéité sans     écrasement    ni pliage, tel  que signalé plus haut, est conservé dans     cette    forme  d'exécution.  



  Sur la     fig.    4, la face de pression statique 12 est  la même que celle de la     fig.    2, mais la     face    de con  tact glissant sous pression est modifiée,     comme    indi  qué en 25. Ainsi, la nervure est supprimée et rem  placée par un enfoncement 26 large et peu pro  fond quia pour rôle de retenir le     lubrifiant,    mais  qui n'est pas assez profond pour que la bague puisse  s'écraser sous des pressions élevées. On remarquera  que la forme générale de la vue en coupe est encore  rectangulaire, et que le corps de bague a encore une  grande surface en coupe, pour pouvoir résister à la  déformation.  



  Dans la variante des     fig.    5 et 6, les faces de con  tact glissant sous pression 27 correspondent aux  faces 11 de la forme d'exécution décrite, et la face  de pression statique 28 est conforme à celle de cette  forme d'exécution. Toutefois, l'ensemble est décalé  de     90o,    et les     amortisseurs    29 et 30 se trouvent res  pectivement sur la circonférence extérieure et la cir  conférence intérieure du segment de bague 31,  comme représenté sur la     fig.    5.

   Les faces de contact  glissant sous pression 27, comme représenté sur la       fig.    6, se trouvent alors dans des plans parallèles sur  les côtés de la bague et sont spécialement conçues  pour servir avec des plaques ou soupapes tournantes  ou glissantes, le déplacement se produisant sur la  face plate de la bague plutôt que sur sa circonfé  rence extérieure ou sa circonférence intérieure. Les       amortisseurs    29 et 30 servent, comme indiqué pré  cédemment, à transmettre la force et à empêcher  les languettes 32 de se plier ou de s'écraser.  



       Etant    donné que la bague d'étanchéité décrite  ne se déforme pas anormalement sous pression, la  force minimum de frottement avec arrachement  nécessaire pour amorcer le déplacement de la bague  sur une surface glissante demeure pratiquement  constante dans toute une gamme de pressions comme  le prouve le tableau suivant.

    
EMI0003.0015     
  
    Forme <SEP> minimum
<tb>  Force <SEP> minimum <SEP> (en <SEP> kg)
<tb>  Pression <SEP> (en <SEP> kg) <SEP> dans <SEP> le <SEP> cas <SEP> d'une <SEP> bague
<tb>  statique <SEP> dans <SEP> le <SEP> cas <SEP> d'une <SEP> bague <SEP> d'étanchéité <SEP> du <SEP> type
<tb>  (en <SEP> kglcm-) <SEP> d'étanchéité <SEP> classique <SEP> amortisseur
<tb>  0 <SEP> 5,9 <SEP> 4,9
<tb>  7 <SEP> 6,8 <SEP> 5,35
<tb>  14 <SEP> 7,7 <SEP> 6,35
<tb>  21 <SEP> 9,05 <SEP> 7,25
<tb>  28 <SEP> 10,4 <SEP> 9
<tb>  35 <SEP> 11,7 <SEP> 9
<tb>  42 <SEP> 12,15 <SEP> 9
<tb>  49 <SEP> 12,60 <SEP> 9
<tb>  56 <SEP> 13 <SEP> 9
<tb>  63 <SEP> 13,45 <SEP> 9
<tb>  70 <SEP> 13,90 <SEP> 9       A titre comparatif, ce tableau indique les forces  limites de frottement avec arrachement pour les meil  leures bagues d'étanchéité de la technique antérieure,

    pour lesquelles la déformation et la souplesse ne sont  pas réglées comme dans le cas de la bague décrite.  



  En raison du faible degré de déformation dans  le cas de la présente invention, la déformation per  manente sous la compression est un problème moins  important, et par suite on peut     utiliser    un caout  chouc plus dur. Un tel caoutchouc à son tour ré  duit au     minimum    le frottement et par conséquent  renforce les avantages résultant de la languette dis  posée en un coin et de la bosse     intermédiaire.     



  On remarquera que dans toutes les formes d'exé  cution décrites ci-dessus, on fait appel à des lan  guettes souples     disposées    aux     coins,    à des parties en  bosse et à des gorges     intermédiaires    peu profondes  destinées à retenir le     lubrifiant.    Il faut bien com  prendre toutefois que si la bague selon l'invention  a été décrite en ce qui     concerne    le rôle qu'elle joue  dans un     déplacement    dynamique     (alternatif    et tour  nant),

   cette bague joue     encore    parfaitement son rôle  sans modification dans le cas de     joints    purement  statiques entre des éléments servant à retenir le  fluide. Avec de tels joints statiques, les languettes  souples situées aux coins et l'empêchement du pliage  ou de l'écrasement sont des     facteurs        importants,    mais  dans ce cas on ne fait plus la distinction entre sur  faces de contact glissant     sous    pression et surfaces de  pression statiques.

Claims (1)

  1. REVENDICATION Bague d'étanchéité déformable élastiquement, caractérisée par une section transversale de forme générale rectangulaire, ayant deux faces opposées de pression statique et une face de contact glissant sous pression s'étendant d'une des faces de pression statique à l'autre, chaque face de pression statique présentant une languette d'angle avec ladite face de contact glissant qui présente un double évidement entre les languettes d'angle et lesdites faces de pres sion statique,
    lesquelles présentent des gorges peu profondes adjacentes aux languettes d'angle et des parties plus larges et donc relativement moins défor- mables servant d'amortisseurs, adjacentes auxdites gorges, chacune de ces parties formant amortisseur présentant une surface de pression statique de sorte qu'elles sont comprimées en se rapprochant pendant l'utilisation sans que les languettes d'angle s'écrasent en perdant leurs possibilités d'étanchéification. SOUS-REVENDICATIONS 1. Bague selon la revendication, caractérisée par le fait que les faces de pression statique se trouvent sur les surfaces cylindriques intérieure et extérieure de la bague. 2.
    Bague selon la revendication, caractérisée par le fait que les faces de pression statique sont for mées annulairement sur les côtés de la bague et s'étendent dans des plans parallèles. 3. Bague selon la revendication, caractérisée par le fait que chacune des faces de pression statique est munie d'une seconde languette d'angle dans une position angulaire divergente par rapport à la lan guette d'angle qui leur est commune avec la face de contact glissante 4.
    Bague selon la revendication, caractérisée par le fait que la partie faisant amortisseur s'étend vers l'extérieur au moins aussi loin que la languette d'angle. 5. Bague selon la revendication, caractérisée par ;le fait que chacune des parties faisant amortisseur s'étend vers l'extérieur au moins aussi loin que la languette d'angle commune à sa face de pression et à ladite surface de contact glissant.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1837564A1 (fr) * 2006-03-23 2007-09-26 Carl Freudenberg KG Anneau d'étanchéité
JP2008275089A (ja) * 2007-05-01 2008-11-13 Nok Corp シールリング及びシールリングの製造方法

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