FR2617939A1 - Seal for a rod or piston - Google Patents

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Abstract

Seal for a piston or rod separating or passing through enclosures subjected to a pressure comprising: a main ring 1 provided with a heel 2 and an active lip 3 placed in a seal housing 9 including a chamber 8. Characterised in that it furthermore comprises a rigid or semi-rigid annulus 4, 13 interlocking with the main ring 1 so as to apply the active lip 3 onto the surface 11 to be sealed, the rigid or semi-rigid annulus 4, 13 having a degree of radial freedom.

Description

La présente inyention concerne un joint destiné à assurer l'étanchéité des interfaces présentées par des tiges ou des pistons séparant ou traversant des enceintes soumises à des différences de pression pouvant atteindre plusieurs milliers de bars.The present invention relates to a seal intended to seal the interfaces presented by rods or pistons separating or passing through enclosures subjected to pressure differences of up to several thousand bars.

Selon les procédés de l'art antérieur, pour s'adapter aux variations des jeux à combler, entre pièce mâle et pièce femelle, séparant des enceintes soumises à pression et accepter l'inégalité de ces jeux, les défauts de concentricité, les sollicitations radiales, la dilatation etc..., une lèvre activée dans un logement est maintenue en contact avec la surface à étancher, soit par un dispositif élasti-que de précontrainte développant une action radiale directe, soit par un ou plusieurs éléments en forme de coin transformant la poussée axiale de la pression à étancher, ellemême en action radiale sur la lèvre active en prenant appui sur la paroi radiale antagoniste du logement de joint.According to the methods of the prior art, to adapt to the variations in the clearances to be filled, between male part and female part, separating enclosures subjected to pressure and accept the inequality of these clearances, concentricity defects, radial stresses , expansion etc ..., an activated lip in a housing is kept in contact with the surface to be sealed, either by an elastic device that pre-stresses developing a direct radial action, or by one or more elements in the form of a transforming wedge the axial thrust of the pressure to be sealed, itself in radial action on the active lip by resting on the opposing radial wall of the seal housing.

Dans le premier cas, la lèvre active est souple, peu résistante aux pressions élevées. Elle peut se soulever, brouter, voire se retrousser et s'avère mal adaptée pour assurer l'étanchéité aux pressions élevées.In the first case, the active lip is flexible, not very resistant to high pressures. It can lift, graze, or even roll up and is ill-suited to sealing at high pressures.

Dans le deuxième cas en prenant appui sur les parois radiales antagonistes formées par le logement de joint et la surface à étancher, le degré de liberté radiale indispensable est très réduit, voire contrarié et la poussée axiale proportionnelle à la pression à étancher engendre des contraintes radiales très élevées de nature à augmenter sensiblement les frottements, l'échauffement, l'usure, lesquels accélèrent la détérioration.In the second case by taking support on the opposing radial walls formed by the seal housing and the surface to be sealed, the essential degree of radial freedom is very reduced, even thwarted and the axial thrust proportional to the pressure to be sealed generates radial stresses very high so as to significantly increase friction, heating, wear, which accelerate deterioration.

Le but de la présente invention est de réaliser un joint particulièrement bien adapté pour assurer l'étanchéité des interfaces présentées par des tiges ou des pistons séparant des enceintes, soit de l'atmosphère, soit entre elles, et soumises à des différences de pression pouvant atteindre plusieurs milliers de bars, tout en acceptant les variations et les inégalités des jeux résiduels des interfaces mécaniques et en assurant une compensation automatique de l'usure. The object of the present invention is to produce a seal which is particularly well suited for ensuring the tightness of the interfaces presented by rods or pistons separating enclosures, either from the atmosphere or between them, and subjected to pressure differences which can reach several thousand bars, while accepting the variations and inequalities in the residual clearances of the mechanical interfaces and ensuring automatic wear compensation.

Conformément à la présente invention, ce but est atteint par le fait que la bague principale pourvue d'un talon d'appui est précontrainte radialement au niveau précis de sa lèvre active par un anneau rigide ou semi-rigide qui l'entoure, lequel anneau est comprimé axialement contre la lèvre active, indépendamment de la pression du fluide qui l'environne. Cet anneau rigide ou semi-rigide présente un degré de liberté radiale à l'intérieur du logement de joint pour absorber les variations et les inégalités des jeux résiduels des interfaces mécaniques.In accordance with the present invention, this object is achieved by the fact that the main ring provided with a support heel is prestressed radially at the precise level of its active lip by a rigid or semi-rigid ring which surrounds it, which ring is compressed axially against the active lip, regardless of the pressure of the surrounding fluid. This rigid or semi-rigid ring has a degree of radial freedom inside the seal housing to absorb variations and inequalities in the residual play of the mechanical interfaces.

Selon des modalités de réalisation de la présente invention - l'anneau rigide est une bague réalisée dans un matériau
dur, laquelle bague reçoit la poussée axiale d'un élé
ment ressort.According to embodiments of the present invention - the rigid ring is a ring made of a material
hard, which ring receives the axial thrust of an element
comes out.

- l'anneau semi-rigide est une bague élastique comprimée
entre la lèvre active et le logement de joint pour assu
rer simultanément le maintien de la dite lèvre active et
le degré de liberté radiale.- the semi-rigid ring is a compressed elastic ring
between the active lip and the seal housing for assu
simultaneously maintain said active lip and
the degree of radial freedom.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels
La figure 1 représente en coupe longitudinale un premier mode de réalisation pour joint d'étanchéité de tige.Other characteristics and advantages of the invention will be better understood on reading the following description of several embodiments and with reference to the accompanying drawings in which
Figure 1 shows in longitudinal section a first embodiment for rod seal.

La figure 2 représente en coupe longitudinale un deuxième mode de réalisation pour joint d'étanchéité de tige.Figure 2 shows in longitudinal section a second embodiment for rod seal.

La figure 3 représente en coupe longitudinale un troisième mode de réalisation pour joint d'étanchéité de piston.Figure 3 shows in longitudinal section a third embodiment for piston seal.

Dans le mode de réalisation de l'invention représenté par la figure 1, la bague principale 1 est réalisée dans un matériau plastique approprié, et présente à l'arrière un talon d'appui 2 et à l'avant, côté pression, une lèvre active 3 au droit de laquelle la périphérie extérieure est de forme tronconique mâle.In the embodiment of the invention shown in Figure 1, the main ring 1 is made of a suitable plastic material, and has at the rear a bearing heel 2 and at the front, pressure side, a lip active 3 to the right of which the outer periphery is of frustoconical male form.

Une bague rigide 4 de forme intérieure tronconique femelle s emboîte sur le cône mâle de la lèvre active 3.A rigid ring 4 of female frustoconical internal shape fits on the male cone of the active lip 3.

L'angle au sommet du cône mâle est légèrement plus petit que celui du cône femelle, de manière à localiser le contact à l'extrémité de la périphérie extérieure de la lèvre 3.The angle at the top of the male cone is slightly smaller than that of the female cone, so as to locate the contact at the end of the outer periphery of the lip 3.

La bague rigide 4 est autocentrée sur la lèvre 3 et elle est libre radialement du fait du jeu 10.The rigid ring 4 is self-centered on the lip 3 and it is free radially due to the clearance 10.

Des canaux 5 sont ménagés dans la bague rigide 4 pour permettre à la pression du fluide à étancher de s'établir dans la chambre 8.Channels 5 are provided in the rigid ring 4 to allow the pressure of the fluid to be sealed to be established in the chamber 8.

Une bague élastique 6 comprime la bague rigide 4 contre l'extrémité de la lèvre active 3, ce qui a pour résultat d'appliquer la lèvre 3 contre la surface de la tige 11. An elastic ring 6 compresses the rigid ring 4 against the end of the active lip 3, which has the result of applying the lip 3 against the surface of the rod 11.

Une bague torique élastique 7 assure l'étanchéité statique entre la paroi extérieure du logement de joint 9 et la périphérie de la bague principale 1 en prenant appui sur le couvercle 12 de fermeture du logenent de joint. An elastic O-ring 7 provides static sealing between the outer wall of the seal housing 9 and the periphery of the main ring 1 by bearing on the cover 12 for closing the seal housing.

Dans le mode de réalisation de l'invention représenté par la figure 2, la bague principale 1 est réalisée dans un matériau plastique approprie et présente à l'arrière un talon d'appui 2 et à l'avant côté pression une lèvre active 3 au droit de laquelle la périphérie extérieure est de forme tronconique mâle.In the embodiment of the invention shown in Figure 2, the main ring 1 is made of a suitable plastic material and has at the rear a bearing heel 2 and at the front pressure side an active lip 3 at right of which the outer periphery is of male frustoconical shape.

Une bague semi-rigide 13 s'emboîte sur le cône mâle de la lèvre active 3. Cette bague 13 est comprimée entre la levure active 3 et les parois appropriées du logement de joint 9, ce qui a pour résultat d'appliquer la lèvre active 3 contre la surface de la tige 11.A semi-rigid ring 13 fits on the male cone of the active lip 3. This ring 13 is compressed between the active yeast 3 and the appropriate walls of the seal housing 9, which results in applying the active lip 3 against the surface of the rod 11.

Des canaux 5 sont ménagés dans le logement de joint 9 pour permettre à la pression du fluide à étancher de s'établir dans la chambre 8.Channels 5 are provided in the seal housing 9 to allow the pressure of the fluid to be sealed to be established in the chamber 8.

L'élasticité propre de la bague semi-rigide 13 assure un degré de liberté radiale.The inherent elasticity of the semi-rigid ring 13 ensures a degree of radial freedom.

Comparativement au mode de réalisation de la figure 1, le mode de réalisation de la figure 2 autorise la mise en place par déformation du joint torique 7, de la bague semi-rigide 13 et de la bague principale 1 dans un logement de joint 9 du type fermé, c'est-à-dire ne comportant pas le couvercle rapporté 1 2 de la figure 1.Compared to the embodiment of FIG. 1, the embodiment of FIG. 2 authorizes the installation by deformation of the O-ring 7, the semi-rigid ring 13 and the main ring 1 in a seal housing 9 of the closed type, that is to say not comprising the attached cover 1 2 of FIG. 1.

Dans le mode de réalisation de l'invention représenté par la figure 3, la bague principale 1 est réalisée dans un matériau plastique approprié et présente à l'arrière un talon d'appui 2 et à l'avant, côté pression, une lèvre active 3 au droit de laquelle la périphérie intérieure est de forme tronconique femelle. In the embodiment of the invention represented by FIG. 3, the main ring 1 is made of an appropriate plastic material and has a supporting heel 2 at the rear and an active lip at the front, on the pressure side 3 to the right of which the inner periphery is of frustoconical female form.

Une bague rigide 4 de forme tronconique mâle s'emboîte dans le cône femelle de la lèvre active 3, l'angle au sommet du cône mâle est légèrement plus grand que celui du cône femelle, de manière à localiser le contact à l'extrémité de la périphérie intérieure de la lèvre 3.A rigid ring 4 of male frusto-conical shape fits into the female cone of the active lip 3, the angle at the top of the male cone is slightly larger than that of the female cone, so as to locate the contact at the end of the inner periphery of the lip 3.

La bague rigide 4 est autocentrée sur la lèvre 3 et elle est libre radialement du fait du jeu 10.The rigid ring 4 is self-centered on the lip 3 and it is free radially due to the clearance 10.

Des canaux 5 sont ménagés dans la bague rigide 4 pour permettre à la pression du fluide à étancher de s'établir dans la chambre 8.Channels 5 are provided in the rigid ring 4 to allow the pressure of the fluid to be sealed to be established in the chamber 8.

Une bague élastique 6 comprime la bague rigide 4 contre l'extrémité de la levre active 3, ce qui a pour résultat d'appliquer la lèvre 3 contre la surface de l'alésage 11.An elastic ring 6 compresses the rigid ring 4 against the end of the active lip 3, which has the result of applying the lip 3 against the surface of the bore 11.

Un joint torique élastique 7 assure l'étanchéité statique entre la paroi intérieure du logement de joint 9 et la périphérie de la bague principale 1 en prenant appui sur le couvercle 12 de fermeture du logement de joint.An elastic O-ring 7 provides static sealing between the inner wall of the seal housing 9 and the periphery of the main ring 1 by bearing on the cover 12 for closing the seal housing.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par I'homme de l'art aux dispositions ci-avant décrites uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the above-described arrangements described only by way of non-limiting examples, without departing from the scope of the invention.

Claims (8)

REVENDICATIONS d'un degré de liberté radiale. of a degree of radial freedom. (11), l'anneau rigide ou semi-rigide (4) (13) disposant (11), the rigid or semi-rigid ring (4) (13) having appliquer la lèvre active (3) sur la surface à étancher apply the active lip (3) to the surface to be sealed (4) (13) s'emboîtant sur la bague principale (1) pour (4) (13) fitting onto the main ring (1) to qulil comprend en outre un anneau rigide ou semi-rigide that it further comprises a rigid or semi-rigid ring (9) comportant une chambre (8). Caractérisé, en ce (9) comprising a chamber (8). Characterized, in that d'une lèvre active (3) placée dans un logement de joint an active lip (3) placed in a seal housing Une bague principale (1) pourvue d'un talon (2) et A main ring (1) provided with a heel (2) and tes soumises à pression comprenant your under pressure including tiges ou des pistons séparant ou traversant des encein rods or pistons separating or passing through enclosures 1.' Joint d'étanchéité des interfaces présentées par des 1. ' Sealing of interfaces presented by 2. Joint d'étanchéité selon la revendication 1 caractérisé2. A seal according to claim 1 characterized en ce que l'anneau rigide est une bague (4) comprimée in that the rigid ring is a compressed ring (4) axialement contre la lèvre active (3) par un élément axially against the active lip (3) by an element ressort (6) indépWldamment de la pression qui ltenvi-  spring (6) regardless of the pressure which ronne. ronne. 3. Joint d'étanchéité selon la revendication 1 caractérisé3. Seal according to claim 1 characterized en ce que l'anneau semi-rigide est une bague élastique in that the semi-rigid ring is an elastic ring (13) comprimée entre la lèvre active (3) et le logement (13) compressed between the active lip (3) and the housing de joint (9) pour assurer simultanément le contact de seal (9) to simultaneously ensure the contact of la dite lèvre active sur la surface (11) et le degré the said active lip on the surface (11) and the degree de liberté radiale accepté par l'élasticité propre de of radial freedom accepted by the inherent elasticity of la bague 13. the ring 13. 4. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendi4. Seal according to any one of the claims cations 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comprend une ba cations 1 to 3 characterized in that it comprises a ba gue torique élastique (7) comprimée entre la périphérie elastic toroid (7) compressed between the periphery de la bague principale (1) au droit du talon (2) et la from the main ring (1) to the right of the heel (2) and the paroi du logement de joint (3).  wall of the seal housing (3). 5. Joint d'étanckéité selon les revendications 1.2.4. 5. Seal according to claims 1.2.4. de s'établir dans la chambre (8). to settle in the chamber (8). (4) des canaux (5) permettant à la pression à étancher (4) channels (5) allowing the pressure to be quenched caractérisé en ce qu'il est prévu dans la bague rigide characterized in that it is provided in the rigid ring 6. Joint d'étanchéité selon les revendications 1.3.4. 6. Seal according to claims 1.3.4. de s'établir dans la chambre (8). to settle in the chamber (8). dans le logement de joint (9) permettant à la pression in the seal housing (9) allowing the pressure caractérisé en ce qu'il est prévu des canaux (5) ménagés characterized in that provided channels (5) are provided 7. Joint d'étanchéité selon la revendication 2 caractérisé7. A seal according to claim 2 characterized en ce que la compression axiale de l'élément ressort (ó)  in that the axial compression of the spring element (ó) agissant sur la bague (4) contre la lèvre active (3) acting on the ring (4) against the active lip (3) et associée à la partie tronconique de la bague (4) and associated with the frustoconical part of the ring (4) induit une composante radiale ponctuelle sur la lèvre induces a point radial component on the lip active (3) appliquant cette dernière sur la surface (11) active (3) applying the latter on the surface (11) avec une force de valeur constante et indépendante de with a constant value force independent of la pression environnante du fluide à étancher. the surrounding pressure of the fluid to be sealed. 8. Joint d'étanchéité selon la revendication 3 caractérisé8. A seal according to claim 3 characterized en ce que la compression de la bague élastique (13) in that the compression of the elastic ring (13) associée à la partie tronconique de la lèvre active (3) associated with the frustoconical part of the active lip (3) induit une composante radiale ponctuelle sur la lèvre induces a point radial component on the lip active (3) appliquant cette dernière sur la surface (11) active (3) applying the latter to the surface (11) avec une force de valeur constante et indépeiidante le with a constant and independent value force the la pression environnante du fluide à étancher.  the surrounding pressure of the fluid to be sealed.
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