BE1006225A3

BE1006225A3 - Organes de couplage sous pression et leurs moyens d'etancheite, et utilisation de ces organes dans un systeme de filtration de fluide haute pression.

Info

Publication number: BE1006225A3
Application number: BE9201125A
Authority: BE
Original assignee: Pall Corp
Priority date: 1991-12-24
Filing date: 1992-12-22
Publication date: 1994-06-14
Also published as: ITTO921036A0; ES2065245A2; DE4242290A1; JPH06505788A; CA2104690A1; ITTO921036A1; WO1993013343A1; SE9203887L; AU3034992A; SE9203887D0; ES2065245B1; CA2085968A1; NL9202219A; ES2065245R; GB2262788A; JPH05240357A; FR2685424A1; GB9127405D0; AU3422693A; IT1258127B

Abstract

Ces moyens d'étanchéité (1) comprennent une prmière et une seconde surface conique (6,9) formées, respectivement sur un premier et sur un second organe de couplage (10, 11) et s'étendant autour d'un axe central (20) de ces derniers, ces surfaces coniques venant en contact l'une avec l'autre dans une région de contact annulaire (13) et l'angle de cône, mesuré par rapport à cet axe, de la seconde surface conique étant plus grand que l'angle de cône de la première surface contique; ils comprennent également un joint toriue (2) venant en contact avec le premier et le second organe en couplage dans une région immédiatement adjacente, en direction axiale, à la région de contact annulaire des surfaces coniques.

Description

Organes de couplage sous pression et leurs moyens d'étanchéité, et utilisation de ces organes dans un système de filtration de fluide haute pression
La présente invention concerne des moyens d'étanchéité pour des éléments devant supporter une pression, et des moyens de raccordement de pression employant de tels moyens d'étanchéité. L'invention concerne également une application des moyens de raccordement de pression à la filtration d'un fluide moyenne à haute pression dans un système de filtrage.

L'utilisation de joints toriques en matériau élastomère comme moyens d'étanchéité de fluide entre deux composants accouplés est bien connue de la technique. Le joint torique est normalement placé dans une gorge ou canal prévue sur l'élément central des deux éléments à réunir. En raison des tolérances d'usinage, il existe un léger jeu entre les organes à accoupler. Sous l'effet de la pression, le joint torique se déforme, quitte partiellement la gorge de joint et entre dans le jeu ou intervalle d'extrusion. Cet effet, appelé"extrusion"peut conduire à une défaillance du joint torique, par exemple sous forme d'un écaillage ou d'un grignotage de la surface du joint torique.

L'un des procédés servant à éviter une telle défaillance consiste à prévoir un joint supplémentaire de renfort de plus grande dureté, qui empêche le joint torique d'entrer dans l'intervalle d'extrusion.

Il existe un besoin, toujours présent, de développement de nouvelles configurations d'étanchéification, en particulier pour les systèmes à fluide moyenne à haute pression, qui réduise notablement

les effets du problème de la défaillance des joints toriques. Un des buts de la présente invention est de proposer des moyens d'étanchéité permettant de pratiquement éliminer l'intervalle de jeu en aval du joint torique. Un autre but de la présente invention est de proposer des moyens de raccordement de pression utilisant ces moyens d'étanchéité et nécessitant un nombre minimal d'éléments de raccordement.

Un autre but de l'invention est de proposer un système de filtration de fluide haute pression faisant usage des moyens de raccordement de pression.

Conformément à la présente invention, il est proposé des moyens d'étanchéité pour des organes d'accouplement devant supporter une pression, comprenant une première et une seconde surface conique formées, respectivement, sur un premier et sur un second organe de couplage et s'étendant autour d'un axe central de ces derniers. Les angles de cône des surfaces, mesurés par rapport à l'axe central, sont tels que l'angle de la seconde surface soit légère-
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ment supérieur, de préférence supérieur de 1 à 10 , très préférentiellement d'environ 5 , à l'angle de la première surface.

En prévoyant pour les surfaces des angles légèrement différents, la surface de contact des deux organes d'accouplement se situe dans une région annulaire autour de l'axe central. Avec cette configuration, il ne se forme aucun intervalle entre les deux éléments de couplage, qui sont en contact matériel direct.

Les moyens d'étanchéité comprennent également de préférence un joint torique venant en contact avec les deux organes d'accouplement, la surface de contact étant alors décalée en amont du côté haute pression de la région de contact annulaire des sur-

faces coniques.

Il est également proposé, selon l'invention, des moyens de raccordement de pression où le premier et le second organe de couplage comprennent, chacun, des volumes intérieurs permettant de définir un passage de fluide. Le premier organe de couplage possède une partie extérieure filetée qui vient, à l'état raccordé, coopérer avec une partie intérieure taraudée du second organe de couplage. Les parties filetée et taraudée sont de préférence disposées sur les organes de couplage avec un décalage axial par rapport à la première et à la seconde surface conique, de manière à solliciter les surfaces coniques en contact pour obtenir un contact matériel étroit.

Les moyens de raccordement présentent l'avantage de ne comprendre que deux pièces réunies par un raccord vissé. De préférence, les parties filetée et taraudée sont situées du côté sec du joint, ce qui réduit le risque de contamination éventuelle lors de l'assemblage ou du démontage du raccord.

Un autre avantage des moyens d'étanchéité et des moyens de raccordement de la présente invention tient au fait que, du fait de l'étanchéité par contact des surfaces coniques, les tolérances d'usinage des deux organes de couplage peuvent être moins rigoureuses. Ceci permet de réduire le coût de
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fabrication des éléments de couplage.

0 D'autres buts et avantages de la présente inven- tion apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un exemple de réalisation, faite en référence aux dessins annexés.

La figure 1 montre une forme de réalisation des

moyens d'étanchéité de la présente invention.

La figure 2 montre une forme de réalisation des moyens de raccordement de pression de la présente invention, lorsque l'un des organes de couplage est une cloche de filtrage.
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0 Si l'on se réfère à la figure 1, on y a illustré une forme de réalisation des moyens d'étanchéité 1, configurés de manière à former un joint entre les organes de couplage 10 et 11 devant supporter la pression. La figure 1 montre un mode de réalisation dans lequel une partie du premier organe de couplage 10, qui présente un axe central 20, est disposée coaxialement dans une partie du second organe de couplage 11. Le premier organe de couplage 10 possède une surface conique ou tronconique 6, qui s'étend autour de l'axe central 20.

Une seconde surface conique ou tronconique 9 est disposée sur le second organe de couplage 11 et se trouve en contact partiel avec la première surface 6. Comme on peut le voir sur la figure 1, l'angle de cône de la seconde surface conique 9, par rapport à l'axe 20, est supérieur à l'angle correspondant de la première surface conique 6.

Les surfaces 6 et 9 viennent en contact l'une avec l'autre dans une région 13 qui s'étend selon une configuration annulaire autour de l'axe central 20.

L'étendue radiale de la région de contact 20 sera inférieure à l'étendue radiale de l'une ou l'autre des deux surfaces coniques. La distance radiale de contact sur les surfaces dépendra également de la différence des angles de cône des deux surfaces. En d'autres termes, plus-faible sera la différence,

plus importante sera la dimension radiale de la région de contact annulaire.

L'angle de cône de la première surface conique est, par rapport à l'axe 20, de préférence comprise entre 3 et 45 , très préférentiellement entre 150 et 200. L'angle de cône de la seconde surface conique est, nominalement, de 10 à 100 supérieure à l'angle de cône de la première surface, de préférence supérieure d'environ 50.

Comme on peut le voir aisément sur la figure 1, les deux organes de couplage, lorsqu'il viennent à coopérer, réalisent un contact matériel. En raison de la configuration des surfaces de contact inclinées, les tolérances d'usinage des deux organes de couplage, par exemple leurs diamètres, peuvent être élargies ou, à tout le moins, n'ont pas besoin d'être aussi rigoureuses. On élimine tout intervalle de jeu ou intervalle de tolérance dans la région de contact.

Dans un autre mode de réalisation, il est prévu un joint torique en contact avec le premier et le second organe de couplage, avec une zone de contact décalée en amont du côté haute pression de la région de contact annulaire. Comme on peut le voir sur la figure 1, le côté haute pression est référencé a et le côté basse pression est référencé b. La surface de contact du joint torique 2 avec le second organe de couplage 11 est de préférence immédiatement adjacente à la région de contact annulaire 13 des deux surfaces coniques. De cette manière, il n'y a essentiellement aucun intervalle d'extrusion ou intervalle de jeu en aval du joint torique 2. Le joint torique 2 est de préférence disposé dans une gorge annulaire 3 d'une surface extérieure du premier organe de couplage 10.

La gorge 3 est de préférence

décalée jusqu'à une position adjacente, en direction axiale, au bord intérieur de la première surface conique 6.

La figure 2 montre une forme de réalisation des moyens de raccordement de pression selon la présente invention. Le premier organe de couplage 4 de ce mode de réalisation comporte un volume intérieur 14, et le second organe de couplage 7 comporte un volume intérieur 17. Les deux volumes communiquent de manière à constituer un passage de fluide. Le premier organe 4 comporte également une partie extérieure filetée 5 qui vient coopérer avec une partie intérieure taraudée 8 du second organe de couplage 7.

Les parties taraudée et filetée 5 et 8 sont disposées sur les organes de couplage avec un décalage axial par rapport à la première et à la seconde surface conique des moyens d'étanchéité 1, de manière à solliciter ces surfaces en contact lors du vissage.

Les deux pièces vont, matériellement, venir en butée l'une contre l'autre et rester en contact en cours de fonctionnement lorsque le couple correct aura été appliqué et maintenu.

Comme on peut également le voir sur la figure 2, les parties taraudée et filetée 5 et 8 des organes de couplage 4 et 7 sont disposées en aval ou du côté basse pression des moyens d'étanchéité 1. Ceci correspond au côté basse pression Q de la figure 1. Les filets ne sont donc pas exposés au fluide sous pression traversant les volumes intérieurs 14 et 17.

Le mode de réalisation montré figure 2 illustre l'utilisation des moyens de raccordement de pression dans un système de filtration de fluide haute pression. Le premier organe de couplage 4 comporte une cloche de filtrage où il est possible de mettre un

élément filtrant (non représenté) dans le volume 14. Dans ce mode de réalisation, le second organe de couplage 7 est une tête de filtre qui délivre le fluide à filtrer via le volume 17.

Les moyens de raccordement de pression sont particulièrement utiles dans ce système de filtration de fluide. Ces moyens comprennent seulement deux pièces à raccorder par vissage. Les tolérances des éléments mentionnés ci-dessus n'ont pas besoin d'être très strictes. En outre, la gorge 3 du joint torique peut également être usinée avec des tolérances normales. Les matériaux de la cloche de filtrage et de la tête de filtre seront normalement de l'acier au carbone, de la fonte d'acier ductile ou de l'acier inoxydable.

On a fait subir des tests d'intégrité, sous forme de tests de fatigue, au mode de réalisation illustré figure 2 des moyens de raccordement de pression. Les exigences correspondant à une pression nominale de fatigue de 250 bars, ainsi que pour 400 bars, ont été respectées, en conformité avec la norme industrielle T 2.6. 1-1974 de la National Fluid Power Association du Royaume-Uni.

Claims

REVENDICATIONS 1. Des moyens d'étanchéité (1) pour organes de couplage sous pression, caractérisés en ce qu'ils comprennent une première et une seconde surface conique (6,9) formées, respectivement, sur un premier et sur un second organe de couplage (10,11) et s'étendant autour d'un axe central (20) de ces derniers, ces surfaces coniques venant en contact l'une avec l'autre dans une région de contact annulaire (13) et l'angle de cône, mesuré par rapport à cet axe, de la seconde surface conique étant plus grand que l'angle de cône de la première surface conique, et en ce qu'ils comprennent également un joint torique (2) venant en contact avec le premier et le second organe de couplage dans une région immédiatement adjacente, en direction axiale, à la région de contact annulaire des surfaces coniques.
2. Les moyens d'étanchéité de la revendication 1, dans lesquels l'étendue radiale de ladite région de contact annulaire entre la première et la seconde surface conique est inférieure à l'étendue radiale de l'une ou l'autre des surfaces coniques.
3. Les moyens d'étanchéité de l'une des revendica- EMI8.1 tions 1 et 2, dans lesquels l'angle de cône de la seconde surface conique est de 1 à 10 , de préfé- rence d'environ 50, plus grand que l'angle de cône de la première surface conique.
4. Les moyens d'étanchéité de l'une des revendications précédentes, dans lesquels la première surface conique a un angle de cône de 150 à 200. <Desc/Clms Page number 9>
5. Les moyens d'étanchéité de l'une des revendications précédentes, dans lesquels la région de contact du joint torique avec les organes de couplage est décalée en amont du côté haute pression de la région de contact annulaire des surfaces coniques.
6. Les moyens d'étanchéité de la revendication 5, dans lesquels le joint torique est disposé dans une gorge annulaire (3) formée dans une surface extérieure du premier organe de couplage, et la gorge annulaire est située adjacente, en direction axiale, à la surface conique du premier organe de couplage.
7. Des moyens de raccordement de pression, caractérisés en ce qu'ils comprennent les moyens d'étanchéité (1) pour organes sous pression de l'une des revendications 1 à 6, dans lesquels le premier et le second organe de couplage (4,7) comprennent chacun des volumes intérieurs (14,17) configurés de manière à former passage de fluide traversant les moyens de raccordement, et dans lesquels le premier organe de couplage possède une partie extérieure filetée (5) et le second organe de couplage possède une partie intérieure taraudée (8) homologue pour permettre un raccordement par vissage de ces organes.
8. Les moyens de raccordement de pression de la revendication 7, dans lesquels la partie extérieure filetée et la partie intérieure taraudée sont disposées sur le premier et sur le second organe de couplage avec un décalage axial par rapport à la première et à la seconde surface conique, de manière à solliciter ces surfaces en contact lorsque les organes de couplage sont raccordés par vissage. <Desc/Clms Page number 10>
9. Les moyens de raccordement de pression de l'une des revendications 7 ou 8, dans lesquels le décalage axial des parties filetée et taraudée est en aval du côté basse pression de la région de contact annulaire entre les surfaces coniques.
10. L'utilisation des moyens de raccordement de pression de l'une des revendications 7 à 9 dans un système de filtration de fluide haute pression, dans lequel le premier organe de couplage comporte une cloche de filtrage dans le volume intérieur de laquelle est prévu un élément de filtrage et dans lequel le second organe de couplage comprend une tête de filtre.