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.