FR2496820A1 - Low wear hydraulic or pneumatic piston seal - has thin middle section to adapt to cylinder wall spacing - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un agencement de joint destiné à des unités de travail actionnées pneumati quement ou hydrauliquement, par exemple des vérins ou des distributeurs, pour y assurer l'étanchéité entre deux éléments qui se déplacent l'un relativement à l'autre dans le sens axial, par exemple un piston et la paroi d'un cylindre ou un obturateur et la paroi de l'alésage du corps dans lequel il coulisse, agencement comprenant un joint annulaire fait d'un matériau qui possède des propriétés analogues à celles du caoutchouc et qui doit être logé dans une rainure dont la section est de préférence carrée ou rectangulaire et qui est formée sur l'un des deux éléments concernés.L'agencement de joint dont il est question ici doit convenir notamment à des usages dans lesquels il est désirable que l'étanchéité du coulissement d'un piston soit assurée par: un joint extrêmement peu encombrant. The present invention relates to a joint arrangement intended for pneumatically or hydraulically actuated working units, for example jacks or distributors, for sealing there between two elements which move relative to each other in the axial direction, for example a piston and the wall of a cylinder or a shutter and the wall of the bore of the body in which it slides, arrangement comprising an annular seal made of a material which has properties similar to those of rubber and which must be housed in a groove whose section is preferably square or rectangular and which is formed on one of the two elements concerned. The joint arrangement in question here must be suitable in particular for uses in which it is desirable that the sealing of the sliding of a piston is ensured by: an extremely space-saving seal.
Parmi les joints connus de ce type, on compte les joints annulaires à profil arrondi, notamment les joints dits toriques, pour lesquels les tolérances de fabrication sont plus sévères. Ils présentent toutefois l'inconvénient de se déplacer dans leur rainure suivant le sens de la course du piston, subissant en quelque sorte un effet de "foulage". Il peut en résulter une très forte usure du piston.Un autre inconvénient des agencements de joint connus de ce type est que, lorsqu'il s'agit d'un joint torique, l'établissement d'une pression d'air le décolle facilement du fond de la rainure, de sorte que lorsqu'il est utilisé par exemple pour le piston-tiroir d'un distributeur, son passage répété sur des orifices ou des lumières ménagés dans le corps de ce dernier l'use prématurément, sa position saillante augmentant son frottement contre les arêtes qui délimitent l'entrée de ces orifices ou de ces lumières. Among the known seals of this type, there are annular seals with rounded profile, in particular the so-called O-rings, for which the manufacturing tolerances are more severe. However, they have the disadvantage of moving in their groove in the direction of travel of the piston, undergoing a sort of "crushing" effect. This can result in very heavy wear of the piston. Another disadvantage of known seal arrangements of this type is that, when it is an O-ring, the establishment of an air pressure easily takes it off. from the bottom of the groove, so that when it is used, for example, for the piston-drawer of a dispenser, its repeated passage over orifices or lights made in the latter's body wears it out prematurely, its protruding position increasing its friction against the edges which delimit the entry of these orifices or these lights.
L'invention a donc pour objet de remédier à cet inconvénient et de réaliser un agencement du même type qui, nar une largeur de glissement supérieure à celle d'un joint torique, assume plus efficacement sa fonction de guidage, est en outre mieux guidé latéralement par les flancs de la rainure pour éviter une torsion ou un écrasement lorsque le piston inverse le sens de sa course et offre enfin la possibilité d'un meilleur ancrage dans la rainure pour éviter le phénomène de décollage récrit plus haut et l'usure prématurée du joint qui en résulte. The object of the invention is therefore to remedy this drawback and to produce an arrangement of the same type which, nar a sliding width greater than that of an O-ring, more effectively assumes its guiding function, is also better guided laterally. by the sides of the groove to avoid twisting or crushing when the piston reverses the direction of its stroke and finally offers the possibility of better anchoring in the groove to avoid the phenomenon of takeoff rewritten above and the premature wear of the resulting joint.
A cet effet, dans l'agencement selon l'invention, le joint annulaire a une section en forme de C ou de I, qui présente dans sa partie centrale un étranglement prononcé et, sur son côté tourné vers celui des deux éléments sur lequel il n'est pas monté, présente une face de guidage qui s'étend sur la plus grande partie de la distance entre les flancs de la rainure et qui est avantageusement le- gèrement bombée vers l'extérieur. Le joint annulaire peut alors présenter sur chacune de ses faces opposées tournées vers les flancs de la rainure un enfoncement qui s'étend en direction du plan médian ou plan de symétrie radial et dont la profondeur est comprise entre 15 et 35% de la largeur du joint.Il peut aussi ne présenter un enfoncement que sur une seule des dites faces, enfoncement qui s'étend aussi en direction du plan de symétrie radial et dont la profondeur est comprise entre 25 et 65% de la largeur du joint. Il est avantageux que la flèche du profil de la face de guidage bombée corresponde environ à 5 - 10 - 12% de la profondeur de la rainure, La largeur de cette face, mesurée dans le sens de l'axe du joint, peut correspondre à environ 80 - 90 - 95% de la largeur, c'est-à-dire la distance entre flancs, de la rainure.Il est particulièrement avantageux que le joint annulaire présente sur son côté opposé à la face de guidage un pied d'ancrage qui, en allant de l'extérieur vers l'intérieur, fait suite à l'étran- glement, représente par rapport à ce dernier un élargisse- ment de la section du joint et est associé au fond de la rainure. To this end, in the arrangement according to the invention, the annular seal has a C or I-shaped section, which has in its central part a pronounced constriction and, on its side facing that of the two elements on which it is not mounted, has a guide face which extends over most of the distance between the sides of the groove and which is advantageously slightly curved outwards. The annular seal can then have on each of its opposite faces turned towards the sides of the groove a depression which extends in the direction of the median plane or plane of radial symmetry and whose depth is between 15 and 35% of the width of the It can also only have a depression on one of the said faces, a depression which also extends in the direction of the radial plane of symmetry and the depth of which is between 25 and 65% of the width of the joint. It is advantageous that the deflection of the profile of the curved guide face corresponds to approximately 5 - 10 - 12% of the depth of the groove. The width of this face, measured in the direction of the axis of the joint, can correspond to about 80 - 90 - 95% of the width, i.e. the distance between the sides, of the groove. It is particularly advantageous that the annular seal has on its side opposite the guide face an anchoring foot which, going from the outside towards the inside, follows the constriction, represents with respect to the latter an enlargement of the section of the joint and is associated with the bottom of the groove.
L'adoption de cette nouvelle géométrie du joint annulaire permet à celui-ci de mieux remplir sa fonction de guidage à cause de la plus grande largeur de la face guide, d'être mieux guidé latéralement dans la rainure et de présenter une certaine possibilité d'effacement elastique vers l'intérieur (le joint peut s"'écraser", lorsqu'on utilise un cylindre de plus petit diamètre) et donc d'adaptation aux écarts de cote dans le diamètre intérieur de la paroi cylindrique contre laquelle il coulisse, et enfin d'être ancré plus solidement dans le fond de la rainure. The adoption of this new geometry of the annular seal allows it to better fulfill its guiding function because of the greater width of the guide face, to be better guided laterally in the groove and to present a certain possibility of 'elastic retraction towards the inside (the seal can "collapse", when a cylinder with a smaller diameter is used) and therefore adaptable to dimensional differences in the internal diameter of the cylindrical wall against which it slides, and finally to be anchored more firmly in the bottom of the groove.
Le coût de fabrication de ce nouveau joint annulaire est pratiquement le même que celui d'un joint torique ou de section carrée traditionnel, car la dépense supplémentaire de métal y est la même et le supplément de coût qui résulte de la dépense unique engagée pour l'outillage n'est pas très élevé. Un meilleur guidage et un maintien optimal de ce joint de forme spéciale dans sa rainure lui confèrent une longévité qui est un multiple de celle des joints connus de ce type, ce qui est particulièrement recherché pour les joints de pistons-tiroirs de distributeurs. Grâce à sa face de guidage plus large, le joint ne pénètre pas dans les lumières et orifices du corps de distributeurs à pas ton-tiroir lorsqu'il les franchit au cours de son coulissement et il ne peut donc s'user de façon excessive contre leurs arêtes.The manufacturing cost of this new annular seal is practically the same as that of a traditional O-ring or square section, because the additional expenditure of metal is the same there and the additional cost which results from the single expenditure engaged for l tools are not very high. Better guidance and optimal maintenance of this specially shaped seal in its groove give it a longevity which is a multiple of that of known seals of this type, which is particularly sought after for pistons-drawer dispenser seals. Thanks to its wider guide face, the seal does not penetrate into the holes and openings of the valve body with pitch-drawer when it passes through them during its sliding and therefore it cannot wear excessively against their edges.
De toute façon, l'invention sera bien comprise a 1' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, a titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de cet agencement:
Fig. i est une vue en coupe et fortement schématisée d'un agencement de joint selon l'invention;
Fig. 2 est une vue agrandie d'un détail de fig. 1 montrant la partie bombée vers l'extérieur du profil de ce nouveau joint;
Fig. 3 est une vue agrandie du joint de fig. 1, montrant les diverses proportions .i respecter;
Fig. 4 et 5 sont des vues en coupe représentant d' autres formes de la section du joint suvant l'invention.In any case, the invention will be clearly understood with the aid of the description which follows, with reference to the appended schematic drawing, representing, by way of nonlimiting examples, several embodiments of this arrangement:
Fig. i is a sectional and highly diagrammatic view of a joint arrangement according to the invention;
Fig. 2 is an enlarged view of a detail of FIG. 1 showing the curved outward part of the profile of this new seal;
Fig. 3 is an enlarged view of the seal in FIG. 1, showing the various proportions .i respect;
Fig. 4 and 5 are sectional views showing other shapes of the section of the joint according to the invention.
L'agencement de joint selon l'invention représenté i la figure 1 sert à assurer l'étanchéite dans l'espace I qui sépare le piston 2 de la paroi 2 d'un cylindre, espace qui, en l'occurrence, permet au piston de se déplacer relativement au cylindre. Le même agencement pourrait etre utilisé aussi pour d'autres unités de travail actionnées pneumatiquement ou hydrauliquement, par exemple pour des distributeurs, pour assurer l'étanchéité entre ltobtura- teur et la paroi de l'alésage dans lequel il coulisse. Il comporte un joint annulaire 4, qui est logé dans une rainure 5, dont la section a de préférence une forme appre- ximativement carrée ou rectangulaire, et qui est en l'oc- currence une gorge du piston 2.Selon l'invention, la section de ce joint 4 a, dans la forme d'exécution représentée à la figure i la forme d'un I qui, dans sa partie centrale1 présente un rétrécissement formé par deux enfoncements 6, 7, qui sont très prononcés. Sur son toté tourné vers la paroi 3 du cylindre, le joint présente une face de guidage 8 qui s'étend sur la plus grande partie de la largeur, c'est-à-dire de la distance entre flanc de la rainure, est avantageusement légèrement bointée vers l'extérieur, de sorte qu'en franchissant par exemple une lumière 9 de la paroi du cylindre, le joint ne décolle pas du fond de la rainure et ne peut pénétrer dans cette lumiè- re.Les enfoncements 6, 7 sur les deux flancs opposés du joint annulaire s'étendent chacun en direction du plan de symétrie radial de ce dernier et ont, crame un peut le voir à la figure 3, une profondeur bi comprise entre 15 et 35% de la largeur b du joint. La largeur de la partie rétrécie 10 est donc comprise entre 30 et 70% de la largeur du joint. On peut voir notamment à la figure 2 que la face externe de guidage 8 est bombée 'ers 1 'extérieur et que la flèche a de son profil curviligne correspond peu près a 5 - 10 - 12% de la profondeur t de la rainure
La largeur 1 de cette face de guidage, mesurée paralèle- ment .ì l'axe du joint, correspond .a peu près a 80 - 90 3-n0 de la largeur L de la rainure.Sur SOll côte opposé a la face de guidage 8, le joint annulaire pess,'de un pied d'ancrage 11, qui, considéré de l'extérieur vers l'intérieur, dans le sens de la flèche 12, fait suite au rétrécissement 6, 7 et constitue un élargissement de la section du joint par rapport à ce dernier, comme le montre bien la figure 1. Ce pied d'ancrage est associé au fond de la rainure et il présente par rapport à la partie correspondante d'un joint torique l'avantage de maintenir plus solidement le joint. La largeur c de ce pied correspondant à peu près à 80 - 90 - 95 de la largeur "L"de la rainure.The joint arrangement according to the invention shown in FIG. 1 serves to ensure sealing in the space I which separates the piston 2 from the wall 2 of a cylinder, a space which, in this case, allows the piston to move relative to the cylinder. The same arrangement could also be used for other pneumatically or hydraulically actuated working units, for example for distributors, to ensure the seal between the obturator and the wall of the bore in which it slides. It comprises an annular seal 4, which is housed in a groove 5, the cross section of which preferably has an approximately square or rectangular shape, and which is in this case a groove of the piston 2. According to the invention, the section of this joint 4 has, in the embodiment shown in Figure i the shape of an I which, in its central part1 has a narrowing formed by two recesses 6, 7, which are very pronounced. On its end facing the wall 3 of the cylinder, the seal has a guide face 8 which extends over most of the width, that is to say the distance between the flank of the groove, is advantageously slightly tilted outwards, so that, for example, when crossing a hole 9 in the wall of the cylinder, the seal does not take off from the bottom of the groove and cannot penetrate into this lumen. the two opposite sides of the annular seal each extend in the direction of the radial plane of symmetry of the latter and have, crame a can see in Figure 3, a depth bi between 15 and 35% of the width b of the seal. The width of the narrowed portion 10 is therefore between 30 and 70% of the width of the joint. It can be seen in particular in FIG. 2 that the external guiding face 8 is curved towards the outside and that the arrow a of its curvilinear profile corresponds roughly to 5 - 10 - 12% of the depth t of the groove
The width 1 of this guide face, measured parallel to the axis of the joint, corresponds approximately to 80 - 90 3-n0 of the width L of the groove. On SOll side opposite to the guide face 8, the annular seal pess, 'of an anchoring foot 11, which, viewed from the outside towards the inside, in the direction of the arrow 12, follows the narrowing 6, 7 and constitutes an enlargement of the section of the seal relative to the latter, as shown in Figure 1. This anchoring foot is associated with the bottom of the groove and it has relative to the corresponding part of an O-ring the advantage of more securely maintaining the attached. The width c of this foot corresponds approximately to 80 - 90 - 95 of the width "L" of the groove.
Dans la variante représentée a la figure 5, le joint 13 ne présente comme rétrécissement qu'un seul enfoncement 14, dont la profondeur t peut être comprise entre 25 et 60% de la largeur T du joint. Dans ce cas, la largeur de la partie rétrécie est comprise entre 40 et 75% de la largeur du joint. In the variant shown in Figure 5, the seal 13 has as shrinkage a single depression 14, the depth t may be between 25 and 60% of the width T of the seal. In this case, the width of the narrowed part is between 40 and 75% of the width of the joint.
Dans les formes d'exécution qui viennent d'être décrites, on peut faire en sorte que la largeur du joint annulaire soit à peu près égale à son épaisseur radiale, c' est-à-dire que sa section puisse s'inscrire dans un carré, et l'on a alors la possibilité de réaliser d'autres variantes. In the embodiments which have just been described, it is possible to ensure that the width of the annular seal is roughly equal to its radial thickness, that is to say that its section can fit into a square, and we then have the possibility of making other variants.
La figure 4 montre enfin une autre forme d'exécution, dans laquelle la section du joint 15 a la forme d un I stylisé ou d'un double T pour emprunter un terme du vocabulaire de la science de la résistance des matériaux. FIG. 4 finally shows another embodiment, in which the section of the joint 15 has the form of a stylized I or a double T to borrow a term from the vocabulary of the science of the resistance of materials.
On a ici aussi un rétrécissement formé de deux enfoncements latéraux - et 17, qui s'étendent en direction du plan de symétrie radial et occupent la partie centrale de la section du joint. La face externe 18, qui coopère avec l'élément associé à celui sur lequel est monté le joint, est aussi large que possible, ce qui donne un excellent guidage, tandis que le rétrécissement donne au joint une bonne déformabilité élastique dans le sens radial et lui permet ainsi de s'adapter aux écarts de cote du diamètre intérieur du cylindre, lorsque la fabrication de ce dernier laisse à désirer. Ici aussi, le pied d'ancrage 19 est relativement large, ce qui assure au joint un maintien soli de du joint dans la rainure.Here, too, there is a narrowing formed by two lateral depressions - and 17, which extend in the direction of the plane of radial symmetry and occupy the central part of the section of the joint. The external face 18, which cooperates with the element associated with that on which the seal is mounted, is as wide as possible, which gives excellent guidance, while the narrowing gives the seal good elastic deformability in the radial direction and thus allows it to adapt to differences in dimension of the internal diameter of the cylinder, when the manufacture of the latter leaves something to be desired. Here too, the anchoring foot 19 is relatively wide, which provides the joint with a solid hold of the joint in the groove.
Dans toutes les formes d'exécution représentées, les angles de la section du joint annulaire sont arrondis, notamment ceux qui se trouvent sur le côté tourné vers 1' élément associé à celui sur lequel est monté le joint, donc les angles 20, 21, par exemple, dans la forme d'exécution représentée à la figure 4, les angles 22, 23 dans celle illustrée à la figure 3 et les angles 24, 25 dans la variante représentée à la figure 5. Cet arrondi des angles sur le côté en question présente l'avantage de diminuer le frottement, notamment au démarrage, et il permet en outre de franchir plus facilement, c'est-à-dire avec moins de résistance de frottement, les arêtes des orifices et lumières. In all the embodiments shown, the angles of the section of the annular seal are rounded, in particular those which are on the side facing the element associated with that on which the seal is mounted, therefore the angles 20, 21, for example, in the embodiment shown in Figure 4, the angles 22, 23 in that illustrated in Figure 3 and the angles 24, 25 in the variant shown in Figure 5. This rounded angles on the side in question has the advantage of reducing friction, particularly at start-up, and it also makes it easier to cross, that is to say with less friction resistance, the edges of the orifices and lights.
Le joint annulaire selon l'invention est fait d'un matériau possédant les propriétés élastiques du caoutchouc, de préférence une matière plastique élastomère et en premier lieu un polyuréthane ou le caoutchouc copolymère de butadiène et d'acrylonitrile connu sous le nom commercial de "Perbunan". The annular seal according to the invention is made of a material having the elastic properties of rubber, preferably an elastomeric plastic material and first of all a polyurethane or the rubber copolymer of butadiene and acrylonitrile known under the commercial name of "Perbunan ".
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