CH692093A5 - Joint d'étanchéité annulaire. - Google Patents

Description

  



  La présente invention concerne des joints d'étanchéité annulaires étanches aux fluides destinés à des systèmes de retenue de fluide, en particulier dans des applications pneumatiques telles que les machines à turbines. Plus particulièrement, la présente invention concerne un joint d'étanchéité annulaire radial pour assurer l'étanchéité radiale entre deux surfaces coaxiales. 



  Des joints d'étanchéité métalliques élastiques sont actuellement utilisés dans toute une gamme d'applications, à cause de leur capacité de s'accommoder de variations importantes et répétées de longueur, consécutives à la dilatation et à la contraction thermique des systèmes qui les entourent et/ou qui sont engagés avec eux en contact étanche. Par exemple, dans les sections chaudes d'un moteur à turbine d'un avion, on utilise souvent un joint d'étanchéité entre deux corps ou éléments annulaires concentriques exposés à des températures élevées et traversés par un fluide sous pression et très chaud. Ces joints d'étanchéité annulaires ont de nombreuses configurations, qui dépendent habituellement de la cavité à rendre étanche.

   En outre, il faut créer un joint d'étanchéité entre des composants qui sont à une distance mutuelle variable, qui dépend des tolérances de fabrication des composants du système, ainsi que de la dilatation thermique relative durant le fonctionnement du système. Le joint d'étanchéité annulaire doit pouvoir s'adapter à des surfaces non planes pour éviter les fuites. 



  Dans ces conditions, de nombreux types et formes de joints d'étanchéité ont été utilisés pour empêcher un fluide de s'échap per d'un joint ou d'un raccordement dans un système de conduites ou autres composants. Alors que ces joints d'étanchéité sont efficaces dans beaucoup de situations, le besoin se fait sentir depuis longtemps pour des joints d'étanchéité métalliques élastiques, capables de maintenir l'étanchéité entre deux surfaces cylindriques en s'accommodant de dilatations différentielles consécutives à des différences de température et/ou des différences dans les coefficients de dilatation thermique.

   Le problème de base, quand on réalise un tel joint, est que la dilatation des surfaces cylindriques tend à comprimer le joint au-delà de sa limite d'élasticité et, dans ces conditions, le joint ne retrouve pas une configuration d'étanchéité lorsque le cycle de dilatation est terminé. En d'autres termes, la largeur transversale du joint d'étanchéité annulaire est diminuée de manière permanente, ce qui provoque l'apparition de fuites, presque aussitôt que les surfaces cylindriques ayant subi une dilatation différentielle commencent à revenir à leurs dimensions d'origine. Ceci se manifeste habituellement par des fléchissements importants dans les joints. 



  Des exemples de joints d'étanchéité annulaires connus sont décrits dans les brevets U.S. Nos. 3 012 302 de Waite; 3 204 971 de Meriano; 3 272 521 de McNenny; 3 520 544 de Taylor; 3 595 588 de Rode; 3 633 928 de Smith; 4 067 585 de Rode; 4 121 843 de Halling; et 4 457 523 de Halling et col. 



  Compte tenu de ce qui précède, il est clair pour l'homme de l'art qu'il existe un besoin pour un joint d'étanchéité permettant une performance améliorée en ayant des coûts de fabrication bas, qui soit aussi étanche aux fluides que les systèmes existants tout en permettant une distorsion de surface plus importante que les joints d'étanchéité de l'art antérieur. La présente invention satisfait à ces besoins, ainsi qu'à d'autres, comme cela apparaîtra à l'homme de l'art à la lecture de la présente description. 



  Par conséquent, un objet de la présente invention est de fournir un joint d'étanchéité ayant des propriétés améliorées d'élasticité aussi bien dans la direction axiale que dans la direction radiale. 



  Un autre objet de la présente invention est de fournir un joint d'étanchéité annulaire avec des niveaux élevés de contrainte maximale. 



  Un autre objet encore de la présente invention est de fournir un joint d'étanchéité annulaire présentant une performance améliorée et des coûts de fabrication plus bas. 



  Un autre objet encore de la présente invention est de fournir un joint d'étanchéité annulaire capable d'un plus grand fléchissement résultant de dilatations thermiques importantes qui se manifestent dans les moteurs à turbine modernes, sans perte d'élasticité qui serait provoquée par les contraintes, sans relâchement ou défaillance due à la fatigue. 



  Les objectifs qui précèdent sont essentiellement obtenus en fournissant un joint d'étanchéité annulaire comme décrit dans la revendication 1 pour assurer l'étanchéité entre deux surfaces coaxiales l'une par rapport à l'autre. 



  D'une manière avantageuse, les trois portions d'étanchéité sont sensiblement semi-circulaires en section transversale. Il est clair pour ceux versés dans l'art, que dans la présente description, la surface d'étanchéité de la portion de bourrelet peut s'engager d'une manière étanche soit avec le composant externe, soit avec le composant interne, alors que les surfaces d'étanchéité des portions de jambes peuvent s'engager d'une manière étanche avec le composant interne ou le composant externe, comme représenté sur les dessins annexés. 



  En outre, il est clair pour ceux versés dans l'art, que dans cette description, les joints d'étanchéité annulaires, selon la présente invention, peuvent être réalisés avec une couche ou davantage si nécessaire et/ou souhaité. Naturellement, le fait d'utiliser des couches supplémentaires en un matériau plus mince permet de plus grandes déformations élastiques tout en générant une force suffisante pour assurer une bonne étanchéité. Dans ces conditions, il peut être souhaitable d'avoir un joint d'étanchéité à couches multiples dans certaines applications. 



  D'autres objets, avantages et traits caractéristiques de la présente invention deviendront apparents à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés, décrivant des formes d'exécution préférées de la présente invention. 



  Lorsqu'on se reporte aux dessins annexés qui font partie de cette description originale: 
 
   la fig. 1 est une vue explosée et partiellement en coupe suivant la direction longitudinale, d'un joint d'étanchéité annulaire coaxial, selon la première forme d'exécution de la présente invention, et d'une paire d'éléments coaxiaux; 
   la fig. 2 est une vue partiellement en coupe longitudinale d'un joint d'étanchéité coaxial, selon la première forme d'exécution de la présente invention, installé entre une paire d'éléments coaxiaux; 
   la fig. 3 est une vue latérale du joint d'étanchéité annulaire des fig. 1 et 2, selon la première forme d'exécution de la présente invention; 
   la fig. 4 est une vue agrandie partielle en coupe longitudinale du joint d'étanchéité annulaire illustré sur les fig. 1 à 3 prise suivant la ligne 4-4- de la fig. 3;

   
   la fig. 5 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un joint d'étanchéité annulaire, selon une seconde forme d'exécution de la présente invention; 
   la fig. 6 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un joint d'étanchéité annulaire en deux couches, selon une troisième forme d'exécution de la présente invention; 
   la fig. 7 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un joint d'étanchéité, selon une quatrième forme d'exécution de la présente invention; 
   la fig. 8 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un joint d'étanchéité annulaire, selon une cinquième forme d'exécution de la présente invention; et 
   la fig. 9 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un joint d'étanchéité conforme à une sixième forme d'exécution de la présente invention. 
 



  Pour commencer, lorsqu'on examine les fig. 1 à 3, elles représentent un dispositif d'étanchéité 10, selon une première forme d'exécution de la présente invention. Le dispositif d'étanchéité 10 comprend un joint d'étanchéité métallique élastique 12, destiné à venir s'appliquer d'une manière étanche contre une première surface cylindrique 14 sur une surface interne d'un premier composant ou corps creux annulaire 16 et contre une seconde surface cylindrique concentrique 18 sur la surface externe d'un second composant ou corps annulaire interne creux 20. Le joint d'étanchéité annulaire 12 est destiné à être comprimé radialement et à se dilater axialement quand il est installé entre deux composants 16 et 20, pour créer entre les deux composants un joint étanche aux fluides. 



  Le joint d'étanchéité 12 est réalisé, de préférence, d'une seule pièce comprenant une portion de bourrelet annulaire 22, une première portion de jambe annulaire 24 partant d'une extrémité de la portion de bourrelet 22 vers une extrémité libre et une seconde portion de jambe annulaire 26 s'étendant depuis l'autre extrémité de la portion de bourrelet 22 jusqu'à une extrémité libre. Naturellement, le joint d'étanchéité 12 peut être réalisé avec plus d'une couche et il peut porter un revêtement anti-usure comme mentionné ci-après. 



  Le joint d'étanchéité 12 a une surface externe 30 orientée sensiblement radialement vers l'extérieur, dans la direction d'une première surface cylindrique 14 d'un composant 16 et une surface interne 32 orientée sensiblement radialement vers l'intérieur, dans la direction d'une seconde surface cylindrique 18 du composant 20. La surface externe 30 forme, le long de la portion de bourrelet 22, une première surface d'étanchéité radiale 34 avec une forme en coupe qui est courbe, pour s'engager d'une manière étanche contre la surface interne 14 du composant 16. La surface interne 32 de chacune des première et seconde portions de jambes 24 et 26 forment les seconde et troisième surfaces d'étanchéité radiales 36 et 38 avec des formes courbes en section transversale pour venir s'engager d'une manière étanche contre la seconde surface externe 18 du composant 20.

   Dans ces conditions, l'interface entre la première surface d'étanchéité radiale 34 de la portion de bourrelet 22 et la première surface cylindrique interne 14 du composant 16 forme une première ligne d'étanchéité A. Les interfaces entre les seconde et troisième surfaces d'étanchéité radiales 36 et 38 des portions de jambes respectives 24 et 26 et la seconde surface cylindrique externe 18 forment les seconde et troisième lignes d'étanchéité cylindrique B et C. 



  Le joint d'étanchéité 12 est réalisé, de préférence, en un matériau métallique élastique. Suivant l'application envisagée, le joint d'étanchéité a une épaisseur d'environ 0,008 pouces à environ 0,012 pouces d'épaisseur. Naturellement, n'importe quelle épaisseur appropriée aux conditions de fabrication ou à la charge de contact peut être utilisée. Le matériau métallique du joint d'étanchéité annulaire 12 est, de préférence, un matériau élastique capable de résister aux hautes températures tel que l'alliage INCONEL ou l'alliage WASPALLOY ou un acier inoxydable haute température, ainsi qu'un quelconque des nouveaux matériaux capables de résister aux hautes températures.

   Dans une application, le joint d'étanchéité annulaire 12 peut être un joint d'étanchéité annulaire ayant un diamètre de trente pouces réalisé en INCONEL 718 et avoir une épaisseur de 0,008 pouces. 



  La portion de bourrelet 22 est, de préférence, formée comme un cercle partiel en coupe longitudinale, comme représenté sur les fig. 1, 2 et 4. La portion de bourrelet 22 s'étend, de préférence, sur un arc d'environ 120 DEG C et, de préférence, sur un arc dans la plage de 120 DEG  à 170 DEG . Par exemple, la portion de bourrelet 22 peut s'étendre sur un arc d'environ 150 DEG . Comme mentionné ci-dessus, la première surface d'étanchéité courbe 34 est formée sur la surface externe 30 de la portion de bourrelet 22. Dans ces conditions, dans cette forme d'exécution, la surface interne de la portion de bourrelet 22 est concave, alors que la surface externe de la portion de bourrelet 22 est convexe.

   Naturellement, dans d'autres formes d'exécution, la portion de bourrelet 22 est inversée, de sorte que sa surface concave est orientée radialement à l'extérieur et sa surface convexe est orientée radialement vers l'intérieur. 



  Lorsqu'on se reporte à la fig. 4, les portions de jambes 24 et 26 sont sensiblement identiques l'une à l'autre, sauf que les portions de jambe 24 et 26 sont des images l'une de l'autre, dans un miroir. La portion de jambe 24, vue en coupe longitudinale, a une première section sensiblement droite et plane 40A s'étendant depuis une extrémité de la portion de bourrelet 22, une première section pliée 42A s'étendant depuis la première section plane 40A, une seconde section plane 44A s'étendant vers l'extérieur depuis la section pliée 42A et une première extrémité libre courbe 46A s'étendant depuis la seconde section plane 44A et formant une seconde surface d'étanchéité radiale 36 s'étendant depuis la section plane 44A pour mettre en contact la seconde surface cylindrique 18 du second composant 20,

   de manière à former entre les deux composants une portion de joint annulaire étanche aux fluides. 



  De manière similaire, la seconde portion de jambe 26, vue en coupe longitudinale, comprend une première section plane sensiblement droite 40B s'étendant depuis l'autre extrémité de la portion de bourrelet 22, une seconde section courbe ou pliée 42B s'étendant depuis la section plane 40B, une seconde section plane 44B s'étendant depuis la section pliée 42B et une seconde extrémité libre courbe 46B s'étendant depuis la seconde section plane 44B et formant la troisième surface d'étanchéité radiale 38, pour venir en contact avec la seconde surface cylindrique 18 du second composant 20, afin de former un joint annulaire étanche aux fluides entre les deux composants. 



  Les premières sections planes 40A et 40B sont des anneaux tronconiques quand on regarde de côté et elles s'écartent l'une de l'autre à mesure qu'elles s'éloignent de la portion de bourrelet 22 vers les sections pliées 42A et 42B. De préférence, les premières sections planes forment entre elles un angle compris entre environ 10 DEG  et environ 60 DEG , de sorte que, quand le joint d'étanchéité 12 est comprimé radialement, les premières sections planes 40A et 40B sont poussées vers l'extérieur l'une par rapport à l'autre, ce qui provoque une dilatation du joint d'étanchéité 12 dans la direction axiale. Dans ces conditions, un certain niveau de contraintes se produisant durant la déformation radiale et axiale du joint d'étanchéité 12 est concentré dans la portion de bourrelet 22.

   On peut facilement voir cela en comparant le joint d'étanchéité annulaire 12 dans l'état non sollicité représenté sur la fig. 1 au joint d'étanchéité annulaire 12 dans son état sollicité ou comprimé représenté sur la fig. 2. En particulier, la compression radiale du joint d'étanchéité annulaire 12 provoque une flexion de la portion de bourrelet 22, ce qui a pour effet d'écarter les sections planes 40A et 40B l'une de l'autre, pour diminuer la taille radiale du joint d'étanchéité annulaire 12. 



  Egalement, une partie des contraintes du joint d'étanchéité annulaire 12 dues à sa compression radiale se concentrent dans les sections pliées 42A et 42B. Plus particulièrement, lorsque le joint d'étanchéité annulaire 12 est comprimé radialement, les sec tions pliées 42A et 42B sont également déformées, de sorte que les secondes sections planes 44A et 44B avec les sections courbes 46A et 46B sont pliées radialement vers l'extérieur par rapport aux sections pliées 42A et 42B. Dans ces conditions, quand le joint d'étanchéité annulaire 12 est comprimé radialement, les contraintes provoquées par cette déformation apparaissent non seulement dans la portion de bourrelet 22, mais également dans les sections pliées 42A et 42B.

   Cet agencement répartit les contraintes sur une surface plus importante du joint d'étanchéité annulaire 12 que les joints en forme d'onde de l'art antérieur. De préférence, les sections pliées 42A et 42B, ayant chacune une courbure comprise entre approximativement 40 DEG  et approximativement 60 DEG  entre, respectivement, les premières sections planes 40A et 40B et les secondes sections planes 44A et 44B. 



  Vues de côté, les secondes sections planes 44A et 44B sont des anneaux sensiblement tronconiques qui relient les sections courbes 42A et 42B respectivement aux sections courbes 46A et 46B. De préférence, l'angle externe entre les premières sections planes 40A et 40B et les secondes sections planes 44A et 44B est compris entre approximativement 120 DEG  et approximativement 140 DEG , à l'état non sollicité. Comme on peut le voir en comparant le joint d'étanchéité annulaire 12 non sollicité de la fig. 1 au joint annulaire 12 à l'état comprimé de la fig. 2, les sections planes 44A et 44B deviennent plus plates et se déplacent axialement quand le joint 12 est comprimé. 



  Comme mentionné ci-dessus, les sections courbes 46A et 46B forment des surfaces d'étanchéité radiales respectives 36 et 38, pour s'engager avec la seconde surface externe 18 du second composant 20 et former avec elle un joint annulaire étanche aux fluides. Les sections courbes 46A et 46B ont, de préférence, une courbure d'environ 110 DEG . 



  Comme cela sera compris par ceux versés dans l'art, l'expression "une surface sensiblement sans irrégularités" utilisée ici englobe les surfaces planes, tout comme les surfaces courbes, exemptes de toute transition brusque, c'est-à-dire de courbures angulaires et qui paraissent visuellement sensiblement exemptes d'irrégularités. En particulier, "une surface sensiblement sans irrégularités" peut englober les surfaces qui apparaissent irrégulières lorsqu'elles sont vues avec un instrument agrandisseur. 



  Egalement, ceux versés dans l'art comprendront que dans cette description, le joint d'étanchéité annulaire 12 peut recevoir un revêtement appliqué par plasma ayant un coefficient de friction bas et de bonnes propriétés de résistance à l'usure. 



  Egalement, ceux versés dans l'art comprendront que l'élasticité globale du joint d'étanchéité annulaire 12 peut être modifiée en réalisant le joint d'étanchéité 10 avec des couches multiples, comme décrit dans une des formes d'exécution décrites ci-après. Par exemple, en augmentant le nombre de couches, mais en maintenant la même épaisseur totale, la force de contact et le niveau de contraintes dans la portion en bourrelet 22, les sections courbes 42A et 42B vont être diminuées, par comparaison avec un joint d'étanchéité annulaire ayant un nombre de couches plus bas, mais la même épaisseur totale.

   En d'autres termes, un matériau à une seule couche aura une force de contact supérieure et un niveau de contraintes plus élevé dans la portion du bourrelet 22 et dans les sections courbes ou pliées 42A et 42B, qu'un joint à deux couches ayant la même épaisseur globale, chacune des couches du joint d'étanchéité à deux couches ayant la moitié de l'épaisseur de celle du joint d'étanchéité à une seule couche. 



  Le joint d'étanchéité 12 peut être installé entre une paire de composants concentriques de différentes manières, en particulier mais non uniquement, en utilisant un outil ou la chaleur pour dilater le diamètre de la cavité et/ou du joint d'étanchéité. Lorsqu'on se reporte à nouveau, à titre d'exemple, aux fig. 1 et 2, le premier composant 16 est un élément tubulaire qui comprend en plus de la surface cylindrique annulaire 14, une surface tronconique 52 se rétrécissant vers l'intérieur avec un angle d'environ 6 DEG  30 min . Ce rétrécissement aide à l'assemblage et peut être augmenté jusqu'à atteindre un angle de 15 DEG  environ lorsque cela est souhaité.

   Sous la surface cylindrique interne 14, il y a une surface courbe annulaire 54 qui se prolonge en une surface annulaire orientée axialement 56 qui ensuite se prolonge en une surface tronconique 58 se rétrécissant vers l'intérieur. Cette surface tronconique 58 se rétrécit suivant un angle sensiblement égal à l'angle de rétrécissement de la surface tronconique 52. La surface tronconique 58 se prolonge en une surface cylindrique 60 orientée vers l'intérieur et délimitant la conduite dans laquelle circule un fluide à haute pression et à haute température. 



  Le second composant interne 20 situé à l'extrémité de la surface cylindrique 18 orientée radialement vers l'extérieur comprend une surface tronconique 62 se rétrécissant vers l'intérieur et se prolongeant par une surface annulaire 64 orientée axialement. Au-dessus de la surface cylindrique 18, il y a une surface annulaire 66 orientée axialement s'étendant sensiblement perpendiculairement à la surface 18. Au-dessus de la surface 66, il y a une surface tronconique 68 se rétrécissant vers l'intérieur et se prolongeant par une surface cylindrique 70 orientée vers l'extérieur, comme représenté sur les fig. 1 et 2.

   Le second composant 20 est un élément tubulaire creux avec un alésage cylindrique central 74, avec une extrémité traversante délimitant une surface annulaire 64, de sorte que la pression et la température élevées circulant dans le premier composant 16 puissent passer dans un second composant 20 sans fuite de fluide. 



  Pour assembler le dispositif d'étanchéité 10, le joint d'étanchéité 12 est d'abord placé sur la surface cylindrique 18 du second composant 20 par un ajustage serré avec moins de 0,002 pouces environ, comme représenté sur la fig. 1. Ensuite, le premier composant 16 est déplacé axialement vers le second composant 18 pour que la première surface d'étanchéité courbe 34 du bourrelet 22 s'engage avec la surface tronconique 52 du premier composant 16. La poursuite du mouvement axial du premier composant 16 vers le second composant 20 va provoquer une déformation radiale vers l'intérieur du joint d'étanchéité 12 ans un état de précharge jusqu'à ce que la première surface d'étanchéité 34 soit introduite pleinement dans la surface cylindrique 14 du premier composant 16, comme représenté sur la fig. 2.

   Ce mouvement axial est poursuivi jusqu'à ce que le joint d'étanchéité 12 soit entouré dans la cavité délimitée par les surfaces 14, 18, 56 et 66 avec suffisamment de jeu axial pour permettre un mouvement axial des premier et second composants 16 et 20, sans provoquer de compression axiale du joint d'étanchéité 12, comme représenté sur la fig. 2. Les premier et second composants 16 et 18 sont alors connectés de toute manière conventionnelle permettant un mouvement relatif axial par suite de la dilatation thermique ou d'un autre mouvement mécanique, à condition de ne pas écraser axialement le joint d'étanchéité 12. 



  Dans la position représentée sur la fig. 2, le joint d'étanchéité comprimé 12 fournit une première ligne d'étanchéité A entre la première surface externe 14 et la première surface d'étanchéité courbe 34 de la portion de bourrelet 22 et des seconde et troisième lignes d'étanchéité B et C entre la seconde surface externe 18 et, respectivement, les seconde et troisième surfaces d'étanchéité courbe 36 et 38. Ainsi, le joint d'étanchéité 12 ferme de manière effectivement étanche la cavité définie par les surfaces cylindriques opposées 14 et 18. 



  Lorsqu'on se reporte ensuite à la fig. 5, on y voit un joint d'étanchéité annulaire 112 selon la seconde forme d'exécution de la présente invention. Fondamentalement, le joint d'étanchéité annulaire 112 est similaire au joint d'étanchéité 12 décrit ci-dessus, sauf que le joint d'étanchéité 112 a été inversé comme expliqué ci-après et qu'il est installé entre les composants 16 et 20. Dans ces conditions, le joint d'étanchéité 112 ne sera pas décrit ou illustré ici d'une manière trop détaillée. 



  Le joint d'étanchéité 112 comprend une portion de bourrelet annulaire 122, une première portion de jambe annulaire 124 s'éten dant depuis une extrémité de la portion de bourrelet 122 jusqu'à une extrémité libre et une seconde portion de jambe annulaire 126 s'étendant depuis l'autre extrémité de la portion de bourrelet 122 jusqu'à une extrémité libre. Dans ces conditions, le joint d'étanchéité 112 a une surface interne 130 orientée sensiblement radialement vers l'intérieur, pour s'engager avec la surface cylindrique 18 du composant 20 et une surface externe 132 orientée sensiblement radialement vers l'extérieur, pour s'engager avec la surface cylindrique 14 du composant 16. 



  La surface interne 130 forme le long de la portion de bourrelet 122 une première surface d'étanchéité radiale 134 pour s'engager d'une manière étanche contre la seconde surface cylindrique 18 du composant 20. La surface externe 132 de chacune des première et seconde portions de jambes 124 et 126 forme des secondes et troisième surfaces d'étanchéité radiales 136 et 138, qui s'engagent d'une manière étanche contre la première surface cylindrique 14 du composant 16.

   Dans ces conditions, quand le joint d'étanchéité annulaire 112 est installé entre les composants 16 et 20, comme décrit ci-dessus, à ce moment l'interface entre la première surface d'étanchéité courbe 134 de la portion de bourrelet 122 et la première surface externe 18 du composant 20 forme une première ligne d'étanchéité A, comme représenté sur la fig. 2, alors que les interfaces entre les seconde et troisième surfaces d'étanchéité courbes 136 et 138 des portions de jambes respectives 124 et 126, et la surface interne 14 forment les seconde et troisième lignes d'étanchéité cylindriques B et C, comme représenté sur la fig. 2. 



  Lorsqu'on se reporte ensuite à la fig. 6, elle illustre un joint d'étanchéité 212 conforme à la troisième forme d'exécution de la présente invention. Fondamentalement, un joint d'étanchéité 212 est un joint d'étanchéité annulaire à deux couches, 212A et 212B. Le joint d'étanchéité 212 est similaire aux joints d'étanchéité 12 et 112 décrits ci-dessus, sauf que le joint d'étanchéité 212 est réalisé à partir d'une paire de couches 212A et 212B et qu'il peut être installé entre les composants 16 et 20. Dans ces conditions, le joint d'étanchéité 212 ne sera pas décrit ou illustré ici d'une manière trop détaillée. 



  Fondamentalement, le joint d'étanchéité 212 comprend une portion de bourrelet annulaire 222, une première portion de jambe 224 s'étendant depuis une extrémité de la portion de bourrelet 222 jusqu'à une extrémité libre et une seconde portion de jambe annulaire 226 s'étendant depuis l'autre extrémité de la portion de bourrelet 222 jusqu'à une extrémité libre. Par conséquent, le joint d'étanchéité 212 a une surface externe 230 formée par la couche 212A qui est orientée sensiblement radialement vers l'extérieur pour s'engager avec la première surface cylindrique 14 du composant 16 et une surface interne 232 formée par la couche 212A qui est orientée sensiblement radialement vers l'intérieur pour s'engager avec la second surface cylindrique 18 du composant 20. 



  La surface externe 230 forme le long de la portion de bourrelet 222 une première surface d'étanchéité radiale 234 sur la couche 212A pour s'engager d'une manière étanche contre la surface cylindrique interne 14 du composant 16. La surface interne 232 de chacune des première et secondes portions de jambe 224 et 226 forment des seconde et troisième surfaces d'étanchéité radiales 236 et 238 sur la couche 212B qui s'engage d'une manière étanche contre la seconde surface cylindrique externe 18 du composant 20.

   Dans ces conditions, quand un joint d'étanchéité 212 est installé entre les composants 16 et 20, comme décrit ci-dessus, à ce moment l'interface entre la première surface d'étanchéité courbe 234 de la portion de bourrelet 222 et la surface interne 14 du composant 16 forme une première ligne d'étanchéité A, comme représenté sur la fig. 2, alors que les interfaces entre les seconde et troisième surfaces d'étanchéité courbes 236 et 238 des portions respectives de jambes 224 et 226 et la seconde surface externe 18 forment les seconde et troisième lignes d'étanchéité cylindriques B et C, comme représenté sur la fig. 2. 



  Lorsqu'on se reporte maintenant à la fig. 7, elle représente un joint d'étanchéité annulaire 312 selon la quatrième forme d'exécution de la présente invention. Le joint d'étanchéité 312 est une version légèrement modifiée du joint d'étanchéité 12 décrit ci-dessus et il peut être installé entre les composants 16 et 20. Par conséquent, le joint d'étanchéité 312 ne sera pas décrit ou illustré ici d'une manière trop détaillée. Le joint d'étanchéité 312 comprend une portion de bourrelet annulaire 322, une première portion de jambe 324 s'étendant depuis une extrémité de la portion de bourrelet 322 jusqu'à une extrémité libre et une seconde portion annulaire 326 s'étendant depuis l'autre extrémité de la portion de bourrelet 322 jusqu'à une extrémité libre. 



  Dans cette forme d'exécution, le joint d'étanchéité 312 a une surface externe 330 et une surface interne 332, la surface externe 330 formant chacune desdites surfaces d'étanchéité radiales 334, 336 et 330. Plus particulièrement, la surface externe 330 est orientée sensiblement radialement vers l'extérieur, vers une première surface cylindrique 14 du composant 16, sauf à ses extrémités libres, où elle se retourne sur elle-même de manière à être orientée radialement vers l'intérieur pour s'engager avec la seconde surface cylindrique 18 du composant 20.

   La surface externe 330 forme au niveau de la portion de bourrelet 322 une première surface d'étanchéité courbe 334, pour s'engager d'une manière étanche contre la première surface cylindrique 14 du composant 16, alors que les première et seconde portions de jambes 324 et 326, le long de la surface externe 330, forment des seconde et troisième surfaces d'étanchéité courbes 336 et 338 qui s'engagent d'une manière étanche contre la seconde surface cylindrique 18 du composant 20.

   Dans ces conditions, quand le joint d'étanchéité 310 est installé entre les composants 16 et 20, à ce moment, l'interface entre la première surface d'étanchéité courbe 334 de la portion de bourrelet 322 et une première surface cylindrique 14 du composant 16 forme la première ligne d'étanchéité A, comme représenté sur la fig. 2, alors que les interfaces entre les seconde et troisième surfaces d'étanchéité courbes 336 et 338 des portions de jambes respectives 324 et 326 et une seconde surface cylindrique 18 forment des seconde et troisième lignes d'étanchéité cylindriques B et C, comme représenté sur la fig. 2. 



  En outre, chacune des première et seconde portions de jambes 324 et 326 ont deux portions de flexion, alors que chacune des première et seconde portions de jambes de la première forme d'exé cution ont une portion de flexion seulement. En particulier, la portion de jambe 324, vue en coupe longitudinale, a une première section sensiblement droite et plane 340A s'étendant depuis une extrémité de la portion de bourrelet 322, une première section pliée 342A s'étendant depuis la première section plane 340A, une seconde section plane 344A s'étendant vers l'extérieur depuis ladite première section pliée 342A et une première extrémité libre recourbée vers l'intérieur 346A s'étendant depuis la surface plane 344A et formant une seconde surface d'étanchéité radiale 336 pour venir en contact avec la seconde surface cylindrique 18 du second composant 20,

   de manière à former entre les deux composants un joint annulaire étanche aux fluides. 



  De manière similaire, une seconde portion de jambe 326, vue en coupe longitudinale, comprend une première section sensiblement droite et plane 340B s'étendant depuis l'autre extrémité de la portion de bourrelet 322, une seconde section pliée 342B s'étendant depuis la section plane 340B, une seconde section plane 344B s'étendant depuis la section courbe 342B et une seconde extrémité libre recourbée vers l'intérieur 346B s'étendant depuis la seconde section plane 344B et formant une troisième surface d'étanchéité radiale 338 venant en contact avec la seconde surface cylindrique 18 du second composant 20, pour former entre les deux composants un joint annulaire étanche aux fluides. 



  En plus des sections pliées 342A et 342B, les intersections des secondes sections planes 344A et 344B avec les extrémités libres courbes 346A et 346B forment deux points de courbure dans les première et seconde portions de jambes 324 et 326, pour permettre au joint d'étanchéité annulaire 312 d'être comprimé radialement quand il est installé entre les composants 16 et 20 des fig. 1 et 2. 



  Lorsqu'on se reporte à la fig. 8, on y voit un joint d'étanchéité 412 selon la cinquième forme d'exécution de la présente invention. Le joint d'étanchéité annulaire 412 est sensiblement identique au joint d'étanchéité 312, sauf qu'il a été retourné comme dans le cas du joint d'étanchéité annulaire 112. En outre, le joint d'étanchéité 412 peut être installé entre les composants 16 et 20, sensiblement de la même manière que décrit précédemment. Par conséquent, le joint d'étanchéité annulaire 412 ne sera pas décrit ou illustré d'une manière trop détaillée. 



  Le joint d'étanchéité 412 comprend une portion de bourrelet annulaire 422, une première portion de jambe annulaire 424 s'étendant depuis une extrémité de la portion de bourrelet 422 jusqu'à une extrémité libre et une seconde portion de jambe annulaire 426 s'étendant depuis l'autre extrémité de la portion de bourrelet 422 jusqu'à une extrémité libre. Dans cette forme d'exécution, le joint d'étanchéité 412 a une surface interne 430 et une surface externe 432, avec la surface interne 430 formant chacune des surfaces d'étanchéité radiales 434, 436 et 430.

   Plus particulièrement, la surface interne 430 est orientée sensiblement radialement vers l'intérieur vers la seconde surface cylindrique 18 du composant 20, sauf à ses extrémités libres où elle se retourne sur elle-même de manière à être orientée radialement vers l'extérieur pour s'engager avec la première surface cylindrique 14 du composant 16. La surface interne 430 forme le long de la portion de bourrelet 422 une première surface d'étanchéité courbe 434 pour s'engager d'une manière étanche contre la seconde surface cylindrique 18 du composant 20, alors que les première et seconde portions de jambes 424 et 426 forment le long de la surface interne 430 les seconde et troisième surfaces d'étanchéité courbes 436 et 438 qui s'engagent d'une manière étanche contre la première surface cylindrique 14 du composant 16.

   Par conséquent, quand le joint d'étanchéité 410 est installé entre les composants 16 et 20, à ce moment l'interface entre la première surface d'étanchéité courbe 434 de la portion de bourrelet 422 et la première surface cylindrique 14 du composant 16 forme la première ligne d'étanchéité A, comme représenté sur la fig. 2, alors que les interfaces entre les seconde et troisième surfaces d'étanchéité 436 et 438 des portions de jambes respectives 424 et 426 et la seconde surface cylindrique 18 forment des seconde et troisième lignes d'étanchéité cylindriques B et C, comme représenté sur la fig. 2. 



  Lorsqu'on se reporte à la fig. 9, elle représente un joint d'étanchéité 512 selon une sixième forme d'exécution de la présente invention. Le joint d'étanchéité 512 est un joint d'étanchéité à deux couches, qui est similaire aux joints d'étanchéité 312 et 412, comme décrit ci-dessus, sauf que le joint d'étanchéité 512 est constitué de deux joints d'étanchéité annulaires 512A et 512B. En outre, le joint d'étanchéité 412 peut être installé entre les composants 16 et 20, sensiblement de la même manière que celle décrite ci-dessus. Par conséquent, le joint d'étanchéité 512 ne sera pas décrit ou illustré d'une manière trop détaillée. 



  Le joint d'étanchéité 512 comprend essentiellement une portion de bourrelet annulaire 522, une première portion de jambe annulaire 524 s'étendant depuis une extrémité de la portion de bourrelet 522 jusqu'à une extrémité libre et une seconde portion de jambe annulaire 526 s'étendant depuis l'autre extrémité de la portion de bourrelet 522 jusqu'à une extrémité libre. Dans cette forme d'exécution, le joint d'étanchéité 512 a une surface externe 530 et une surface interne 532, la surface externe 530 formant chacune des surfaces d'étanchéité radiales 534, 536 et 530.

   Plus particulièrement, la surface externe 530 est formée par la couche 512A qui est orientée sensiblement radialement vers l'extérieur, pour s'engager avec la première surface cylindrique 14 du composant 16, sauf à son extrémité libre où elle se recourbe en arrière de manière à être orientée radialement vers l'intérieur pour s'engager avec la seconde surface cylindriques 18 du composant 20.

   La surface externe 530 de la couche 512A forme le long de la portion de bourrelet 522 une première surface d'étanchéité courbe 534 s'engageant d'une manière étanche contre la première surface cylindrique 14 du composant 16, alors que la surface externe 530 de la couche 512A forme le long des première et seconde portions de jambes 524 et 526 des seconde et troisième surfaces d'étanchéité courbes 536 et 538 qui s'engagent d'une manière étanche contre la seconde surface cylindrique 18 du composant 20.

   Dans ces conditions, quand le joint d'étanchéité 510 est installé entre des composants 16 et 20, à ce moment l'interface entre la première surface d'étanchéité courbe 534 de la portion de bourrelet 522 et la première surface cylindrique 14 du composant 16 forme la ligne d'étanchéité A, comme représenté sur la fig. 2, alors que les in terfaces entre les seconde et troisième surfaces d'étanchéité courbes 536 et 538 des portions de jambes respectives 524 et 526 et la seconde surface cylindrique 18 forment des seconde et troisième lignes cylindriques d'étanchéité B et C, comme représenté sur la fig. 2. 



  Alors que différentes formes d'exécution ont été choisies pour illustrer la présente invention, il sera compris par ceux versés dans l'art que différents changements et modifications peuvent être apportés sans sortir du domaine de la présente invention tel qu'il est défini dans les revendications en annexe.

Claims (22)

1. Joint d'étanchéité annulaire venant entre deux surfaces coaxiales pour en assurer leur étanchéité, comprenant: une portion de bourrelet annulaire (22) étant configuré pour former une première zone pliable qui présente des première et seconde extrémités annulaires avec une surface convexe annulaire et une surface concave annulaire s'étendant entre les deux, cette surface convexe s'étendant sur 360 DEG pour former une première surface d'étanchéité radiale (34) orientée dans une première direction radiale;

une première portion annulaire de jambe (24) s'étendant vers l'extérieur depuis ladite première extrémité annulaire de ladite portion de bourrelet (22) jusqu'à une première extrémité libre (46a), et ayant une seconde surface d'étanchéité radiale (36) orientée dans une seconde direction radiale sensiblement opposée à ladite première surface d'étanchéité radiale (34) de ladite portion de bourrelet (22) et une première section annulaire pliée (42A), située entre ladite seconde surface d'étanchéité radiale (36) et ladite portion de bourrelet (22), ladite première section pliée étant conformée pour former une seconde zone pliable;

et une seconde portion de jambe annulaire (26) s'étendant vers l'extérieur depuis ladite seconde extrémité de ladite portion de bourrelet (22) jusqu'à une seconde extrémité libre (46B) et ayant une troisième surface d'étanchéité radiale (38) orientée dans ladite seconde direction radiale et une seconde section annulaire pliée (42B), située entre ladite troisième surface d'étanchéité radiale (38) et ladite portion de bourrelet (22), cette seconde section annulaire pliée étant configurée pour former une troisième zone pliable, ladite première section annulaire pliée (42A) étant disposée axialement entre les première (34) et seconde (36) surfaces d'étanchéité, ladite seconde section annulaire pliée (42B) étant disposée axialement entre ladite première (34) et ladite troisième (38) surface d'étanchéité radiale,

lesdites première et seconde sections annulaires pliées (42A, 42B) étant en outre disposées radialement entre ladite première surface d'étanchéité radiale (34) et ces seconde (36) et troisième (38) surfaces d'étanchéité radiales de telle sorte que la compression radiale de ce joint annulaire provoque l'apparition d'un pliage principalement dans lesdites première, seconde et troisième zones de pliage pour permettre à ce joint de se comprimer radialement et de se dilater axialement.

2. Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 1, où lesdites première (34), seconde (36) et troisième (38) surfaces d'étanchéité radiales sont courbes en section longitudinale.

3.

Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 1, où ladite portion de bourrelet (22), ladite première portion de jambe (24) et ladite seconde portion de jambe (26) forment un élément unitaire constitué d'une seule pièce.

4. Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 3, où ladite portion de bourrelet (22), ladite première portion de jambe (24) et ladite seconde portion de jambe (26) sont réalisées en un matériau métallique élastique.

5. Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 4, où lesdites première (34), seconde (36) et troisième (38) surfaces d'étanchéité radiales portent un revêtement constitué d'une mince couche d'un matériau anti-usure.

6.

Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 1, où chacune desdites première (24) et seconde (26) portions de jambes a une première section tronconique (40A, 40B) s'étendant vers l'extérieur et située entre ladite portion de bourrelet (22) et lesdites première (42A) et seconde (42B) sections pliées respectivement.

7. Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 6, où chacune desdites premières sections tronconiques (40A, 40B) est sensiblement plane, en coupe longitudinale.

8. Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 7, où chacune desdites premières sections tronconiques (40A, 40B) est angulairement décalée d'un angle compris entre 10 DEG et 60 DEG l'une par rapport à l'autre.

9.

Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 6, où chacune desdites première (24) et seconde (26) portions de jambe a une seconde section tronconique (44A, 44B) s'étendant vers l'extérieur et située entre lesdites première (42A) et seconde (42B) sections pliées et lesdites seconde (36) et troisième (38) surfaces d'étanchéité radiales respectivement.

10. Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 9, où lesdites première (40A) et seconde (44A) sections tronconiques de ladite première portion de jambe (24) jouxtent ladite première section pliée (42A), et lesdites première (40B) et seconde (44B) sections tronconiques de ladite seconde portion (26) de jambe jouxtent ladite seconde section pliée (42B).

11.

Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 10, où ladite première section tronconique (40A) de ladite première portion de jambe (24) forme un angle d'environ 120 DEG à 140 DEG par rapport à ladite seconde section tronconique (44A) de ladite première portion de jambe, et ladite première section tronconique (40B) de ladite seconde portion de jambe (26) forme un angle d'environ 120 DEG à 140 DEG par rapport à ladite seconde section tronconique (44B) de ladite seconde portion de jambe.

12.

Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 1, où une première surface s'étend d'une manière continue depuis ladite première extrémité libre (46A) de ladite première portion de jambe (24) jusqu'à ladite seconde extrémité libre (46B) de ladite seconde portion de jambe (26), Iadite première surface d'étanchéité radiale (34) étant formée sur cette première surface.

13. Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 12, où une seconde surface s'étend de manière continue depuis ladite première extrémité libre (46A) de ladite première portion de jambe (24) jusqu'à ladite seconde extrémité libre (46B) de Iadite seconde portion de jambe (26), lesdites seconde (36) et troisième surfaces d'étanchéité (38) radiales étant formées sur cette seconde surface.

14.

Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 12, où lesdites seconde (36) et troisième (38) surfaces d'étanchéité radiales sont formées sur ladite première surface.

15. Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 14, où lesdites première (46A) et seconde (46B) extrémités libres sont courbées l'une vers l'autre.

16. Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 15, où lesdites seconde (36) et troisième (38) surfaces d'étanchéité radiales sont formées par lesdites extrémités libres courbes.

17.

Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 16, où des secondes sections tronconiques (44A, 44B) desdites première (24) et seconde (26) portions de jambe, s'étendent vers l'extérieur et situées entre lesdites première (42A) et seconde (42B) sections pliées et lesdites seconde (36) et troisième (38) surfaces d'étanchéité radiales respectivement, jouxtent lesdites première (46A) et seconde (46B) extrémités libres courbes et s'élargissent radialement dans des directions opposées en augmentant la distance de l'une par rapport à l'autre.

18. Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 17, où lesdites secondes sections tronconiques (44A, B) forment un angle l'une par rapport à l'autre.

19.

Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 1, où ladite portion de bourrelet (22), ladite première portion de jambe (24) et ladite seconde portion (26) de jambe sont réalisées avec au moins deux couches.

20. Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 1, où ladite première surface d'étanchéité radiale (34) est orientée vers le centre dudit joint d'étanchéité annulaire.

21. Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 1, où lesdites seconde (36) et troisième surfaces (38) d'étanchéité radiales sont orientées vers le centre dudit joint d'étanchéité annulaire.

22. Joint d'étanchéité annulaire selon la revendication 1, où lesdites secondes (36) et troisième (38) surfaces d'étanchéité radiales sont sensiblement circulaires et ont sensiblement le même diamètre.