FR2471532A1 - Joint de garniture - Google Patents

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Robert B Bogosh
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Chesterton AW Co
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Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA FABRICATION D'UN JOINT DE GARNITURE COMPRENANT LE MOULAGE SOUS COMPRESSION D'UNE MATIERE PLASTIQUE THERMO-DURCISSABLE DANS UN MOULE 10 EN SPIRALE DE MANIERE A FORMER UN JOINT EN SPIRALE PARTIELLEMENT POLYMERISE, LE RETRAIT DU JOINT PARTIELLEMENT POLYMERISE DU MOULE, ET SON ENROULEMENT SUR UN MANDRIN 30 DE DIAMETRE SELECTIONNE, LA POLYMERISATION DU JOINT EN SPIRALE SUR LE MANDRIN ET LE RETRAIT DU JOINT DU MANDRIN 30, LE JOINT 40 EN RESULTANT ETANT ELASTIQUE ET POUVANT ETRE UTILISE POUR RENDRE ETANCHE TOUTE PIECE AYANT UN DIAMETRE SITUE A L'INTERIEUR D'UNE PLAGE DONNEE, LAQUELLE PLAGE COMPREND LE DIAMETRE DU MANDRIN EN TANT QUE DIAMETRE MOYEN.

Description

i
Joint de garniture.
La présente invention concerne un procédé pour réaliser
un joint de garniture.
Les joints de garnitures sont bien connus et utilisés pour limiter les fuites autour de pièces diverses et mobiles de machines, telles que celles de pompes hydrau-
liques et analogues.
Le joint de garniture de base de l'art antérieur est constitué par une série de bagues individuelles s'emboîtant les unes sur les autres quand elles sont en place autour de
la pièce à rendre étanche. D'autres joints de l'art anté-
rieur sont du type à spirale, tels que ceux décrits dans le brevet US n0 567.233 au nom de Gruber. Ces joints en spirale sont réalisés sous forme d'une pièce continue enroulée, et comprimée pour rendre les pièces de la machine étanches. Dans les deux cas, le diamètre interne du joint doit être proche du diamètre externe de l'arbre ou de la partie de la machine à rendre étanche de manière à assurer un assemblage étroit et éviter des fuites à ce niveau. De ce fait, l'inconvénient principal des joints de l'art antérieur est qu'ils sont coûteux à fabriquer car il faut réaliser des moules différents pour des joints ne présentant
des différences de diamètre que très faibles.
Pour surmonter cet inconvénient, on a trouvé cette solution consistant à découper des bagues d'étanchéité
individuelles, telles que celles de la série 8000 de A.W.
Chesterton Company, Déposante de la présente, que l'on peut disposer autour de pièces de diamètre légèrement plus faible que celui de la bague d'origine. Cependant, la partie de la bague qui est découpée est perdue, et en tout cas la bague ne peut être utilisée pour des pièces ayant un diamètre même légèrement plus grand que celui de la
bague d'origine.
Un but principal de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d'un joint de garniture en spirale peu coûteux, le joint pouvant être utilisé pour rendre étanches des pièces ayant un diamètre plus important
ou plus faible que celui de la bague d'origine.
De façon générale, l'invention prévoit le moulage par compression d'une matière plastique thermo-durcissable dans un moule en spirale et avec application de chaleur, de
manière à former un joint en spirale partiellement polymé-
risé, le retrait du joint partiellement polymérisé du moule et son enroulement sur un mandrin, en lui appliquant de la chaleur de manière que le joint en spirale soit polymérisé,
puis le retrait du joint du mandrin.
Dans les modes de réalisation préférés, on verse un élastomère d'uréthane liquide, thermo-durcissable, homogène et chauffé dans la partie femelle d'un moule en spirale. La partie mâle du moule est pressée dans le moule femelle et la chaleur est appliquée de manière que la matière plastique liquide se transforme en une substance plastique de la consistance d'une gomme. Ce joint en spirale partiellement polymérisé est alors enroulé autour d'un mandrin cylindrique de diamètre sélectionné et polymérisé à un degré plus prononcé par chauffage. Une fois retiré du mandrin, le joint est placé dans un four en vue de sa polymérisation définitive. Lorsqu'il est polymérisé, le joint est élastique et il peut être enroulé autour de pièces de machine de diamètres divers de manière à les rendre effectivement étanches. Ce résultat est obtenu en coupant la spirale en des points sélectionnés de manière à obtenir une série de bagues identiques, les bagues ayant le diamètre de la pièce à rendre étanche. Des chapeaux ou adaptateurs sont découpés de la même manière et pressés sur la partie supérieure et sur la partie inférieure de l'empilement de bagues, cet empilement étant alors glissé autour de la pièce de la
machine. Le joint est de bonne qualité du fait que l'élas-
tomère durci résiste à l'usure et à l'extrusion, et du fait qu'il n'est pas absorbant. Si on a besoin de plusieurs bagues, on peut réaliser un joint en spirale plus long en utilisant un dispositif à épisser pour joindre une extrémité
d'un joint en spirale à une extrémité d'un autre joint.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'inven-
tion apparaîtront plus clairement à l'homme de l'art à la
lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation
préféré, avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un moule à compression, avec des parties arrachées et selon la présente invention, la figure 2 est une vue en coupe partielle du mandrin, la figure 3 est une vue en perspective d'un joint en spirale, la figure 4 est une vue en coupe d'un joint comprimé en place autour d'une pièce d'une machine, et la figure 5 est une vue en perspective d'un dispositif
à épisser.
Si on fait référence à la figure 1, celle-ci représente un moule 10 comprenant une partie inférieure femelle 12 et une partie supérieure mâle 20. La partie femelle 12 comporte une gorge en spirale 14 à rebords en V16 à sa partie inférieure. La partie supérieure mâle 20 comprend une
spirale arrondie 22 faisant saillie à partir de sa surface.
La spirale 22 vient se loger dans la gorge 14 quand la
partie mâle 20 du moule 10 est en place.
En mélangeant une résine liquide telle que la résine
L167 de DuPont avec un catalyseur tel que le 4,4-méthylène-
bis (2-chloroaniline) disponible auprès de la Polyester Corporation de New-York, on réalise un élastomère d'uréthane plastique thermodurcissable et liquide. Le catalyseur est sous forme de grains et on le fait fondre avant de le mélanger à la résine liquide. La matière plastique qui en résulte est alors chauffée à une température comprise entre environ 821C et 1041C, et on la verse dans la gorge en spirale 14 du moule 10. On ne remplit pas complètement la
gorge 14 avec la matière plastique liquide.
En ce point, on referme la partie supérieure 20 du moule 10 sur la partie inférieure 12 de manière que la spirale arrondie 22 pénètre par poussée dans la matière plastique liquide se trouvant dans la gorge 140 Les parties du moule sont alors pressées l'une contre l'autre par des presses hydrauliques (non représentées). Les presses exercent une pression de 70 kg/cm2 quand il s'agit des moules les plus petits, mais on peut avoir recours à une pression plus basse. Dans le même temps, le moule est soumis à-une température comprise entre 82WC et 1041C. Ce
moulage par compression dure de 4 à 6 minutes.
On ouvre alors le moule et on arrête le chauffage. Le moulage par compression polymérise partiellement la matière plastique liquide et l'amène à l'état solide et plastique d'une gomme. Le joint en spirale en résultant est élastique mais il n'a pas été suffisamment polymérisé pour avoir une mémoire. On choisit ensuite un mandrin 30, tel que représenté à la figure 2. Le mandrin 30 comprend un cylindre interne 32 pourvu d'une lèvre inférieure 33, et un cylindre externe concentrique 34. Les cylindres ne sont pas fixés l'un à l'autre et leurs parois sont séparées d'une distance approximativement égale à l'épaisseur en coupe du joint en spirale. Le joint partiellement polymérisé et provenant du
moule est alors placé dans l'espace situé entre les cylin-
dres 32, 34 de manière que le joint en spirale soit disposé autour du cylindre 32 entre la lèvre 33 et l'extrémité opposée du cylindre 32. Le cylindre externe 34 empêche le joint en spirale de se dérouler. Le mandrin 30 et le joint en spirale enroulé autour de lui sont alors chauffés dans un four à une température comprise entre 820C et 1040C pendant une durée comprise entre 15 et 30 minutes. Ceci provoque la polymérisation du joint et lui procure une intégrité et une stabilité dimensionnelles de même qu'une mémoire élastique. Le diamètre interne du joint est celui du cylindre interne du mandrin qui a été choisi. Il existe quatre cylindres internes disponibles pour le mode de réalisation préféré, et leurs diamètres sont respectivement de 82,54 mm, 107,95 mm, 184,15 mm et 285,74 mm. On utilise
quatre moules différents avec les quatre mandrins diffé-
rents. Les moules ne varient qu'en dimensions de manière qu'un joint en spirale plus long puisse être produit pour
être utilisé avec des mandrins plus importants.
Un joint en spirale polymérisé 40 est représenté à la figure 3. Il comprend une partie supérieure en dôme 42 formée par les rebords en V 16 au fond du moule 10. Le joint 40 comprend également une paire dé rebords périphériques 4 s'étendant vers le bas et formés lorsque la spirale arrondie 22 de la partie mâle 20 du moule 10 est pressée dans la matière plastique liquide se trouvant dans la gorge en spirale 14 du moule 10. Quand le joint en spirale 40 est comprimé, les spires successives 50 s'emboî- tent les unes dans les autres et la partie supérieure en dôme 42 d'une spire s'engage entre les rebords 44 de la
spire située au-dessus.
Pour l'étape finale, le joint en spirale 40 est attaché dans sa position comprimée et placé dans un four porté à une température comprise entre 820C et 1040C pendant une
durée de 2 à 3 heures en vue de sa polymérisation finale.
Le joint en spirale est élastique et l'élastomère durci
résiste à l'usure et à l'extrusion, et il est non absorbant.
Le joint en spirale est marqué par des nervures cons-
tituant des mesures et telles que celles décrites dans le brevet U.S. n' 4.157.833 au nom de Kozlowski, qui est la propriété de la Déposante et qui est mentionné ici à titre de référence. Les repères permettent à l'acheteur de
découper le joint en spirale en une série de bagues indivi-
duelles 60 ayant le même diamètre que la pièce à rendre étanche sans avoir besoin d'avoir recours à des mesures difficiles ou de provoquer des pertes. Les bagues sont
alors centrées et empilées comme représenté à la figure 4.
Un chapeau ou adaptateursupérieur 62 et un chapeau ou adaptateurinférieur 64 sont ajoutés à l'empilement. Les adaptateurs 62, 64 sont réalisés de la même manière que le joint en spirale, avec cette exception que le moule a une forme différente. Les adaptateurs en spirale que l'on obtient
ainsi sont alors coupés en deux bagues qui sont placées au-
dessus et au-dessous de l'empilement de bagues 60 tel qu'il est représenté. Le joint total 70 est ensuite placé autour d'un arbre 72 ou de toute autre pièce d'une machine, et un gland 74 pourvu d'une collerette en saillie 76 est serré par dessus le joint 70. La collerette comprime le joint 70, et les rebords 44 s'évasent vers l'extérieur de manière à
se presser contre l'arbre 72, ce qui le rend étanche.
Du fait de l'élasticité du joint en spirale, les bagues individuelles 60 peuvent être coupées pour convenir à une pièce de machine ayant un diamètre approximativement 20% plus important ou plus faible que le diamètre du cylindre interne du mandrin choisi sur lequel le joint en spirale a
été polymérisé. Il en résulte qu'on peut réaliser unique-
ment avec les quatre cylindres internes de dimensions différentes des bagues d'étanchéité convenant à des pièces dont les diamètres sont situés dans une plage allant de 69,85 mm à 349,24 mm, et comme les bagues sont découpées à partir de sections successives du joint en spirale, on ne
gaspille que de faibles quantités de joint.
On peut augmenter la longueur du joint en reliant l'un à l'autre deux ou plusieurs joints en spirale à l'aide du dispositif à épisser 80 de la figure 5. Le dispositif à épisser 80 est constitué essentiellement par une partie en forme de portion de tarte du moule 10. Le dispositif à épisser 80 comprend une série de gorges 82 (dont trois seulement sont représentées) pratiquées dans la partie femelle 84, et le diamètre des gorges 82 correspond au diamètre des joints en spirale provenant des différents mandrins. Une extrémité 86 d'un joint en spirale est glissée dans la gorge 82 qui a été sélectionnée, en partant de l'un des côtés, et l'extrémité 88 d'un autre joint est
glissée dans la gorge en partant de la direction opposée.
Des mâchoires 90 maintiennent les extrémités opposées 86,
88 en place. On verse de la matière plastique thermo-
durcissable et chauffée entre et par dessus les extrémités 84, 86, et on referme une partie mâle 92 comprenant une série de spirales arrondies 94 en saillie. On applique le moulage par compression à cet interface à une température comprise entre 82QC et 104'C pendant 5 à 10 minutes. A l'expiration de cette durée, une liaison solide relie les deux joints, et les joints ainsi réunis sont alors placés
dans un four de polymérisation pendant plusieurs heures.
Dans le cadre de la présente invention, on peut utiliser d'autres matériaux thermo-durcissables, ainsi que différentes résines et différents catalyseurs. Le moule peut se présenter sous des formes diverses et la largeur du joint peut varier. De même, on peut utiliser lors du moulage par compression une pression bien inférieure à 70 kg/cm2. Il convient de comprendre que le cylindre interne du mandrin peut avoir tout diamètre désiré, et que les quatre mandrins
de diamètre sélectionné n'ont pas une importance critique.
Il est également possible d'utiliser le joint en spirale sans le polymériser en bagues individuelles. Cependant, il peut se faire que cela ne soit pas possible dans certains cas o l'accès à la pièce de la machine à rendre étanche
est limité.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été
plus spécialement envisagés; elles en embrasse, au con-
traire, toutes les variantes.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1. Procédé pour réaliser un joint de garniture, carac-
térisé en ce qu'il comprend: le moulage-par compression d'une matière plastique thermo-durcissable dans un moule en spirale, avec applica- tion de chaleur, et de manière à former un joint en spirale partiellement polymérisé,
le retrait dudit joint en spirale partiellement poly-
mérisé dudit moule et son enroulement sur un mandrin, l'application de chaleur audit mandrin et au joint partiellement polymérisé de manière à polymériser ledit joint, et
le retrait dudit joint dudit mandrin.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend le chauffage dudit joint dans un four de post-polymérisation lorsque le joint a été retiré dudit mandrin.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le chauffage dans le four de post-polymérisation se
poursuit pendant une durée de 2 à 3 heures et à une tempé-
rature comprise entre 821C et 104WC.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce
que ladite matière plastique est de l'élastomère d'uréthane.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moulage par compression comprend le versement d'une matière plastique liquide et chauffée dans la partie femelle dudit moule en spirale, le recouvrement de ladite partie femelle par une partie mâle dudit moule en spirale, et l'application de pression audit ensemble pendant une période d'approximativement 4 minutes à une température
comprise entre 820C et 104'C.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce
que la pression est de 70 kg/cm2.
7. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'application de chaleur audit mandrin et au joint partiellement polymérisé comprend la mise dudit mandrin et dudit joint dans un four à une température comprise entre 821C et 104'C pendant une durée comprise entre 15 et 30 minutes.
247 1 532
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit joint en spirale est découpé en une série de joints annulaires individuels après avoir été retiré dudit mandrin.
9. Joint de garniture réalisé selon le procédé des
revendications 1 ou 2.
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