FR2860056A1 - Joint d'etancheite a bague metallique et section de couverture en materiau elastique - Google Patents
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Abstract
Ce joint d'étanchéité comprend une bague (12) faite d'un matériau métallique, et une section de couverture (14) composée d'un matériau élastique, la section de couverture (14) recouvrant intégralement les surfaces latérales et une surface périphérique intérieure de la bague (12), respectivement. Une première, une deuxième et une troisième section saillante (30a à 30c), qui font saillie radialement vers l'intérieur sur une longueur prédéterminée, et qui ont des sections latérales linéaires (32), sont formées sur une périphérie intérieure de la section de couverture (14).
Description
Joint d'étanchéité
La présente invention concerne un joint qui est installé, par exemple, sur une section à filetage mâle d'une jonction de tube et qui permet de rendre efficacement étanches les surfaces opposées au niveau d'une partie de connexion entre la jonction de tube et un autre élément lorsque la jonction de tube est connectée à l'autre élément à l'aide de la section à filetage mâle.
Jusqu'à présent, le joint d'étanchéité a été utilisé comme élément que l'on place par exemple sur la section à filetage mâle d'une jonction de tube et qui rend étanche une partie de connexion en étant intercalé entre la jonction de tube et un autre élément lorsque la jonction de tube est connectée à l'autre élément à l'aide de la section à filetage mâle.
Une structure de joint conventionnel est divulguée par exemple dans la publication de modèle d'utilité japonais ouverte à l'inspection n 573362, et comprend une section centrale en forme de bague, faite d'un matériau dur tel qu'un métal, et une section de couverture qui recouvre une surface supérieure, une surface inférieure et une surface circonférentielle intérieure circulaire de la section centrale d'un matériau élastiquement déformable, tel que du caoutchouc nitrile.
Une autre structure de joint est divulguée dans la publication de brevet japonais ouvert à l'inspection n 2000-145969, et comporte une mince plaque métallique plate ayant un trou circulaire percé dans une partie centrale et comportant en outre un cordon saillant composé d'un adhésif formé sur une surface de jonction au voisinage du trou de la mince plaque métallique.
La publication de brevet japonais ouvert à l'inspection n 10-501873 (PCT) (WO95/34775) divulgue également un joint, qui comprend un cordon ayant une forme de section latérale munie d'une surface inférieure plate, deux surfaces latérales inclinées s'étendant vers le haut et inclinées vers l'intérieur depuis une partie de celles-ci qui coupe la surface inférieure, et une surface supérieure courbée de manière convexe, contiguë aux surfaces latérales.
Cependant, lorsque les joints conformes aux techniques conventionnelles divulgués dans la publication de modèle d'utilité japonais ouverte à l'inspection n 5-73362, dans la publication de brevet japonais 2860056 2 ouvert à l'inspection n 2000-145969 et dans la publication de brevet japonais ouvert à l'inspection n 10-501873 (PCT) (WO95/34775) sont montés, par exemple sur une section à filetage mâle d'un autre élément qui s'étend verticalement vers le bas, le joint a tendance à tomber ou à descendre pendant le transport, après que le joint a été installé sur la section à filetage mâle. Ceci se produit parce que le trou, qui est formé en une partie centrale de la plaque métallique mince (section centrale) du joint, a un diamètre intérieur qui est plus grand que le diamètre extérieur de la section à filetage mâle sur laquelle le joint est installé.
L'objet principal de la présente invention est de proposer un joint d'étanchéité qui permet d'éviter la chute ou la descente du joint après son installation, par exemple sur un autre objet tel qu'une section à filetage mâle.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, en se référant aux dessins annexés qui illustrent un mode de réalisation préféré donné à titre d'exemple illustratif, et dans lesquels: la figure 1 est une vue en plan illustrant un joint selon un mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe verticale prise suivant la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe verticale partiellement agrandie illustrant une section de couverture de la figure 2 montrée plus en détail; la figure 4 est une vue en coupe verticale partiellement agrandie illustrant un cordon de la figure 3 montré plus en détail; la figure 5 est une vue en coupe verticale partielle représentant les caractéristiques dimensionnelles d'une section à filetage mâle, où le joint est placé entre un premier élément comportant la section à filetage mâle et un deuxième élément comportant la section à filetage femelle; la figure 6 est une vue en perspective illustrant un état dans lequel le joint montré en figure 1 est monté sur la section à filetage mâle du premier élément; la figure 7 montre une vue latérale dans laquelle le joint, représenté en coupe verticale prise suivant la ligne VII-VII de la figure 6, est monté sur la section à filetage mâle du premier élément; 2860056. 3 la figure 8 est une vue latérale illustrant un état dans lequel le joint montré en figure 6 est monté sur la section à filetage mâle du premier élément; la figure 9 est une vue latérale illustrant un état dans lequel le joint montré en figure 6 est monté sur une section de pied du premier élément; et la figure 10 est une vue en coupe verticale partielle illustrant un état dans lequel la section à filetage femelle du deuxième élément est vissée sur la section à filetage mâle, après montage du joint montré en figure 6 sur le premier élément, le joint étant intercalé et écrasé entre une première surface d'étanchéité du premier élément et une deuxième surface d'étanchéité du deuxième élément.
Comme montré sur les figures 1 et 2, la référence numéro 10 désigne un joint selon un mode de réalisation de la présente invention.
Le joint 10 comprend une bague plate et mince 12 qui est faite par exemple d'un matériau métallique tel que le SUS 304 (d'après la norme industrielle japonaise), et une section de couverture 14, composée par exemple d'un matériau élastique tel que du caoutchouc nitrile (NBR) et qui recouvre intégralement une première surface latérale, une deuxième surface latérale et une surface périphérique intérieure de la bague 12, respectivement.
Comme montré sur les figures 2 et 3, la section de couverture 14 a une première section de surface latérale 16a qui couvre la première surface latérale de la bague 12, une deuxième section de surface latérale 16b qui couvre la deuxième surface latérale de la bague 12, et une section périphérique intérieure épaisse 16c qui couvre la surface périphérique intérieure de la bague 12. La première section de surface latérale 16a, la deuxième section de surface latérale 16b et la section périphérique intérieure 16c sont respectivement formées de manière intégrée.
Des cordons annulaires 18, qui s'étendent dans une direction perpendiculaire à la première surface latérale et à la deuxième surface latérale de la bague 12, sont respectivement formés en des positions prédéterminées sur la première section de surface latérale 16a et la deuxième section de surface latérale 16b de la section de couverture 14. Le cordon 18 de la première section de surface latérale 16a présente en section transversale la même forme que le cordon 18 de la deuxième section de surface latérale 16b.
2860056 4 Dans le présent mode de réalisation, comme montré en figure 3, un seul cordon 18 est formé sur chacune des première section de surface latérale 16a et deuxième section de surface latérale 16b de la section de couverture 14. Cependant, l'invention n'est pas nécessairement limitée à cette structure. En variante, il est possible de former une pluralité de cordons 18 semblables à celui décrit ci-dessus, qui sont séparés les uns des autres d'une distance d'espacement prédéterminée, sur chacune des première section de surface latérale 16a et deuxième section de surface latérale 16b.
Comme montré en figure 4, la forme de la section transversale du cordon 18 est définie par une première section de pente inférieure 24 qui s'élève depuis une section de surface plate 20a de la section de couverture 14 et qui a un rayon de courbure R d'environ 0,1 (mm), une section supérieure 26 qui est dans le prolongement de la première section de pente inférieure 24 et qui a un rayon de courbure R d'environ 0,1 (mm), et une deuxième section de pente inférieure 28 qui est dans le prolongement de la section supérieure 26 jusqu'à une section de surface plate 20b de la section de couverture 14 et qui a un rayon de courbure R d'environ 0,1 (mm).
Lorsque la première section de pente inférieure 24, la section supérieure 26 et la deuxième section de pente inférieure 28 sont formées en continu, comme ci-dessus, avec le même rayon de courbure R d'environ 0,1 (mm), on obtient une forme de cordon qui peut être efficacement comprimée entre des surfaces opposées pour obtenir avec succès de bonnes performances d'étanchéité.
Une première, une deuxième et une troisième section saillante 30a à 30c, qui font saillie radialement vers l'intérieur sur une longueur prédéterminée en trois positions respectives, sont formées sur la section périphérique intérieure 16c de la section de couverture 14, en relation d'entourage par rapport à la bague 12 (voir figure 1). Les sections saillantes 30a à 30c sont formées d'un seul tenant avec la section de couverture 14 et sont flexibles, étant faites par exemple d'un matériau élastique tel que du caoutchouc nitrile (NBR).
Les trois sections saillantes 30a à 30c sont agencées de façon à être séparées les unes des autres, respectivement d'un angle identique de 120 degrés dans la direction de la circonférence. Les trois sections saillantes 30a à 2860056 5 30c sont contiguës à des sections périphériques intérieures 16c en forme d'arc circulaire, comportant chacune une section de côté linéaire 32 qui communique entre les sections périphériques intérieures 16c contiguës.
Les trois sections saillantes 30a à 30c sont placées en trois parties sur la circonférence intérieure de la section de couverture 14, pour la raison suivante: si un contact n'est réalisé qu'en deux endroits avec une section de pied 34 de la section à filetage mâle 33 (comme décrit plus loin), la structure est instable. D'autre part, si le contact est réalisé en quatre endroits ou davantage, alors la structure est substantiellement supportée par trois parties, et la ou les partie(s) supplémentaire(s) deviennent inutile(s).
Une explication va maintenant être donnée concernant le positionnement prédéterminé des cordons 18 formés sur la première section de surface latérale 16a et la deuxième section de surface latérale 16b de la section de couverture 14.
Comme montré en figure 5, le joint 10 est intercalé entre un premier élément 36 ayant une section à filetage mâle 33 et un deuxième élément 40 muni d'une section à filetage femelle 38 et qui est monté sur la section à filetage mâle 33. Dans cet agencement, le joint 10 établit un contact serré pour assurer une fonction d'étanchéité entre une première surface d'étanchéité 44 formée sur un épaulement annulaire 42 du premier élément 36 et une deuxième surface d'étanchéité 48 formée sur une paroi latérale annulaire 46 du deuxième élément 40.
Sur la figure 5, Do représente le diamètre extrême, qui est le diamètre extérieur défini par le sommet des filets formés sur la section à filetage mâle 33, Di représente le diamètre minimum, qui est un diamètre extérieur défini par le creux de la section à filetage mâle 33, et Dh représente le diamètre extérieur de l'épaulement annulaire 42 sur lequel est formée la première surface d'étanchéité 44.
Sur la figure 1, Dl représente le diamètre extérieur du joint 10, dont la dimension est supérieure au diamètre extérieur Dh de la section à filetage mâle 33, par exemple Dl = Dh + 1 (mm). D2 représente le diamètre d'un cercle inscrit qui inscrit les sections latérales linéaires 32 des trois sections saillantes 30a à 30c. D2 est légèrement inférieur au diamètre minimum Di de la section à filetage mâle 33, par exemple D2 = Di 0,2 (mm). Lorsque le joint 10 est mis 2860056 6 en place sur la section à filetage mâle 33, il est nécessaire que la force élastique (force de rappel) du matériau caoutchouteux de la section de couverture 14 presse avec force contre la section de pied 34 de la section à filetage mâle 33. Par conséquent, D2 est plus petit, mais seulement d'environ 0,2 (mm), que le diamètre minimum Di de la section à filetage mâle 33. D3 représente le diamètre intérieur des sections périphériques intérieures en forme d'arcs circulaires 16c de la section de couverture 14, où D3 a la même dimension que le diamètre extrême Do de la section à filetage mâle 33.
Sur la figure 3, D4 représente le diamètre intérieur de la bague 12, et est légèrement supérieur au diamètre extrême Do de la section à filetage mâle 33, par exemple D4 = Do + 0,5 (mm), pour la raison suivante: un espace d'environ 0,5 mm est nécessaire pour que la section de couverture 14 puisse être courbée de manière flexible par rapport au diamètre extrême Do lorsque le joint 10 est mis en place sur la section à filetage mâle 33. D5 représente le diamètre du cordon. Le diamètre du cordon D5 passe par le centre O de la bague 12 et relie des sommets de la section supérieure 26 du cordon 18, le cordon 18 lui-même ayant une forme annulaire.
Avec l'agencement ci-dessus, la dimension du diamètre de cordon D5 du cordon 18 a de préférence une valeur obtenue en divisant par 2 la somme du diamètre intérieur D4 de la bague 12 et du diamètre extérieur Dh de l'épaulement annulaire 42 sur lequel la première surface d'étanchéité 44 est formée, c'est-à-dire D5 = (D4 + Dh)/2.
En effet, lorsque les dimensions du joint sont choisies comme ci-dessus, une position préférée est établie, dans laquelle le cordon 18 du joint 10 est intercalé de manière fiable entre la première surface d'étanchéité 44 formée sur l'épaulement annulaire 42 du premier élément 36 et la deuxième surface d'étanchéité 48 formée sur la paroi latérale annulaire 46 du deuxième élément 40. Ainsi, le cordon 18 assure une fonction d'étanchéité satisfaisante.
Le joint 10 selon la présente invention est fondamentalement construit comme décrit ci-dessus. Son procédé d'assemblage, sa fonction et ses effets vont maintenant être expliqués.
Il faut d'abord expliquer la procédure qui consiste à intercaler le joint 10 entre le premier élément 36 (voir figure 6) ayant une section à filetage mâle 2860056 7 33 et le deuxième élément 40 (voir figure 10) ayant une section à filetage femelle 38 destinée à être assemblée sur la section à filetage mâle 33.
Comme montré sur les figures 6 et 7, le joint 10 est placé en une position opposée à la section à filetage mâle 33 du premier élément 36, et le joint 10 est installé en le poussant dans la direction axiale de la section à filetage mâle 33, vers la première surface d'étanchéité 44 formée sur l'épaulement annulaire 42 du premier élément 36.
Dans cet agencement, comme montré en figure 8, les trois sections saillantes 30a à 30c, qui sont formées sur la circonférence intérieure de la section de couverture 14, ont des dimensions telles que le diamètre D2 d'un cercle inscrit inscrivant les sections latérales linéaires 32 est légèrement inférieur au diamètre minimum Di de la section à filetage mâle 33. En outre, les trois sections saillantes 30a à 30c sont faites d'un matériau élastique souple. Par conséquent, comme montré en figure 8, les trois sections saillantes 30a à 30c sont poussées vers la première surface d'étanchéité 44 de l'épaulement annulaire 42 tout en étant légèrement déformées radialement vers l'extérieur.
Comme on peut le voir en figure 9, lorsque le joint 10 est installé sur la section de pied 34 du premier élément 36, les sections latérales linéaires 32 des trois sections saillantes 30a à 30c sont pressées avec une certaine force vers la section de pied 34 en raison de la force élastique (force de rappel) du matériau caoutchouteux, et aussi parce que le diamètre D2 du cercle inscrit inscrivant les sections latérales linéaires 32 des trois sections saillantes 30a à 30c est légèrement inférieur au diamètre minimum Di de la section à filetage mâle 33.
Par conséquent, grâce à la force élastique qui presse avec force les sections latérales linéaires 32 des trois sections saillantes 30a à 30c vers la section de pied 34, même lorsque la section à filetage mâle 33 du premier élément 36 s'étend verticalement vers le bas, il est possible d'empêcher de manière fiable le joint 10 de quitter le premier élément 36 en raison d'une chute ou d'une descente après montage du joint 10 sur le premier élément 36.
De plus, comme montré en figure 10, la section à filetage femelle 38 du deuxième élément 40 est vissée sur la section à filetage mâle 33 du premier élément 36. En conséquence, la section de couverture 14 et les cordons 18 sont 2860056 8 intercalés de manière forcée entre eux pour assurer une fonction d'étanchéité entre les surfaces opposées de la première surface d'étanchéité 44 formée sur l'épaulement annulaire 42 du premier élément 36 et la deuxième surface d'étanchéité 48 formée sur la paroi latérale annulaire 46 du deuxième élément 40.
Comme décrit plus haut, le diamètre de cordon D5 du cordon 18 est déterminé en divisant par 2 la somme du diamètre intérieur D4 de la bague 12 et du diamètre extérieur Dh de l'épaulement annulaire 42 sur lequel la première surface d'étanchéité 44 est formée, c'est-à-dire D5 = (D4 + Dh) /2. En conséquence, l'étanchéité est réalisée en une position préférée, sensiblement centrale, entre les surfaces opposées de la première surface d'étanchéité 44 et de la deuxième surface d'étanchéité 48.
Claims (9)
1. Joint d'étanchéité, caractérisé en ce qu'il comprend: une bague (12) en matériau métallique; et une section de couverture (14) composée d'un matériau élastique et qui est formée de manière à recouvrir intégralement les surfaces latérales et une surface périphérique intérieure de ladite bague (12), respectivement, dans lequel une première, une deuxième et une troisième section saillante (30a à 30c), qui font saillie radialement vers l'intérieur sur une longueur prédéterminée, sont formées sur une périphérie intérieure de la section de couverture (14).
2. Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites première, deuxième et troisième sections saillantes (30a à 30c) sont séparées les unes des autres, respectivement d'un angle identique de 120 degrés dans la direction de la circonférence, et les trois sections saillantes (30a à 30c) comportent des sections de côté linéaire (32) contiguës à des sections périphériques intérieures (16c) en forme d'arc circulaire et qui communiquent entre lesdites sections périphériques intérieures (16c) contiguës.
3. Joint d'étanchéité selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacune desdites première, deuxième et troisième sections saillantes (30a à 30c) est faite d'un matériau élastique comprenant du caoutchouc nitrile.
4. Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite section de couverture (14) comprend une première section de surface latérale (16a) qui couvre une première surface latérale de ladite bague (12), une deuxième section de surface latérale (16b) qui couvre une deuxième surface latérale de ladite bague (12), et une section périphérique intérieure (16c) qui couvre ladite surface périphérique intérieure de ladite bague (12).
5. Joint d'étanchéité selon la revendication 4, caractérisé en ce que des cordons (18) sont formés respectivement sur ladite première section de surface latérale (16a) et ladite deuxième section de surface latérale (16b) de la section de couverture (14), la forme de la section transversale desdits cordons (18) étant définie par une première section de pente inférieure (24) qui s'élève avec un rayon de courbure prédéterminé depuis une première section de surface plate (20a) de la section de couverture (14), une section 2860056 10 supérieure (26) qui est dans le prolongement de ladite première section de pente inférieure (24) et qui a un rayon de courbure prédéterminé, et une deuxième section de pente inférieure (28) qui est dans le prolongement de ladite section supérieure (26) et qui descend avec un rayon de courbure prédéterminé jusqu'à une deuxième section de surface plate (20b) de la section de couverture (14), et où ladite première section de pente inférieure (24), ladite section supérieure (26) et ladite deuxième section de pente inférieure (28) ont le même rayon de courbure.
6. Joint d'étanchéité selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit rayon de courbure de chacune desdites première section de pente inférieure (24), deuxième section de pente inférieure (28) et section supérieure (26) est de 0,1 mm.
7. Joint d'étanchéité selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un cercle inscrit, qui inscrit lesdites sections latérales linéaires (32) des trois sections saillantes (30a à 30c), a un diamètre (D2) qui est inférieur, d'une valeur prédéterminée, à un diamètre minimum (Di) d'une section à filetage mâle (33) d'un premier élément (36) sur lequel est monté ledit joint d'étanchéité.
8. Joint d'étanchéité selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit diamètre (D2) et ledit diamètre minimum (Di) satisfont la relation: D2 = Di -0,2 (mm)
9. Joint d'étanchéité selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un diamètre de cordon (D5) desdits cordons (18) satisfait la relation (D4+Dh) /2, où Dh représente le diamètre extérieur d'un épaulement annulaire (42) d'un premier élément (36) sur lequel est monté ledit joint d'étanchéité (10), ledit épaulement annulaire (42) définissant une première surface d'étanchéité (44) dudit premier élément (36), et D4 représente le diamètre intérieur de ladite bague (12).
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