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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2512155A1
Family ID 17429033
Probable Assignee Lechler Elring Dichtungswerke
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title JOINT D'ETANCHEITE PLAT ET SON PROCEDE DE FABRICATION
Abstract
_________________________________________________________________
JOINT D'ETANCHEITE PLAT COMPORTANT UNE PLAQUE D'ETANCHEITE AVEC UNE
OUVERTURE AU MOINS, AINSI QU'UN CANAL CIRCULAIRE A PAROI METALLIQUE
AMENAGE EN BORDURE DE L'OUVERTURE ET RENFERMANT UN PRODUIT DE
REMPLISSAGE SOUPLE CEDANT AUX SOLLICITATIONS DE SERRAGE DU CANAL,
CARACTERISE EN CE QUE LA PAROI METALLIQUE DU CANAL 24 ENROBE LA CAVITE
26 D'UNE MANIERE ABSOLUMENT HERMETIQUE SUR TOUTE SA LONGUEUR ET EN CE
QUE LE PRODUIT DE REMPLISSAGE 32 EST CONSTITUE, EN GRANDE PARTIE AU
MOINS, D'UN PRODUIT A L'ETAT LIQUIDE OU A L'ETAT PLASTIQUE ET CE AU
MOINS AU MOMENT DE LA MISE EN PLACE DU JOINT D'ETANCHEITE PLAT.
Description
_________________________________________________________________
12155
L'invention concerne un joint d'etancheite plat comportant une plaque
d'etancheite avec une ouverture au moins, ainsi qu'un canal circulaire
a paroi metallique, amenage en bordure de l'ouverture et renfermant un
produit de remplissage souple, cedant aux sollicitations de serrage du
canal L'invention se rapporte essentiellement a un joint de culasse.
La construction legere et moderne des moteurs a pistons souleve une
fois de plus le probleme de plus en plus complexe pose par
l'etancheite fiable et durable entre les differentes parties du
moteur, notamment entre la culasse et le bloc moteur En effet, cette
construction legere ne permet pas d'utiliser un joint de culasse
couvrant de grandes surfaces en restant exposes a des solli- citations
de serrage permanentes D'autre part, les deformations thermiques et
dynamiques auxquelles un joint de culasse est expose ne cessent de
s'accroi- tre La conception moderne des moteurs fait apparaitre ainsi
des variations tres nettes des sollicitations au niveau de la surface
de contact notamment dans la zone des chambres de combustion.
Compte tenu de ces difficultes, l'on a utilise d'ores et deja des
joints d'etancheite plats du type cite ci-dessus, dont la plaque
d'etancheite constituee d'une plaque d'amiante traditionnelle
comporte, dans la zone de l'ouverture, une bordure annulaire en t 6 le
metallique et a section transversale en forme d'U, placee de maniere
qu'entre cette bordure annulaire et le bord de l'ouverture pratiquee
dans la plaque d'etancheite il se forme un canal annulaire logeant un
anneau en caoutchouc a section transversale circulaire ou ovale
(demande allemande publiee sous le numero 26 04 253 et brevet
americain N O 3 595 589).
Ce joint de culasse connu se comporte tout comme un autre joint
d'etancheite plat egalement connu, sur lequel toutefois l'anneau en
caoutchouc est remplace par un ressort a boudin de forme annulaire
(demande allemande mise a l'ins- pection publique sous le numero 1 974
988).
L'inconvenient de l'ensemble des joints d'etancheite plats du type
sus- vise connus, utilises dans des cas o la pression exercee sur la
surface de contact n'est meme pas approximativement constante, reside
dans le fait que l'element d'etancheite constitue par le canal cite
plus haut ne peut provo- quer aucune compensation, ou alors et dans le
meilleur des cas ne peut provo- quer qu'une compensation tres faible
et insuffisante entre les differentes pressions agissant sur la
bordure de l'ouverture, ce qui fait que essentiel- lement sur les
moteurs a piston, de construction de plus en plus legere,
12155 une etancheite parfaite et durable, notamment dans la zone des
chambres de combustion du joint de culasse, ne peut etre assuree avec
ces joints d'etancheite plats connus Un autre inconvenient de ces
memes joints d'etancheite plats connus reside dans le fait qu'en
presence de-s deformations provoquees par les forces de serrage, elles
n'opposent qu'un pouvoir de rappel tres faible, dia a une force de
rappel relativement reduite.
Vu ce qui precede, il incombe a l'invention de creer un joint
d'etancheite plat du type defini ci-dessus et notamment un joint de
culasse qui assure une etancheite fiable et durable, meme en presence
de pressions localement tres variables dans la surface de contact et
plus precisement dans la zone du bord des ouvertures comme cela se
produit essentiellement dans la zone des chambres de combustion des
joints de culasse utilises sur les moteurs a pistons modernes.
Le probleme ainsi pose est resolu par le fait que pour le bouchage du
canal on utilise un produit de remplissage qui se compose, en grande
partie au moins, d'un produit a l'etat liquide ou plastique et ce au
moins au moment de la mise en place du joint d'etancheite plat et que
le canal est constitue d'une cavite fermee hermetiquement sur toute sa
longueur par la seule paroi metal- lic propre du canal.
Sous materiaux plastiques deformables utilises comme produit de rem-
plissage, il y a lieu d'entendre, en plus des materiaux plastiques au
sens le plus etroit du terme, des materiaux divers sous une forme
pulverulente.
Un tel produit de remplissage est en mesure de s'adapter egalement aux
surfaces qui sont a rendre etanches, l'une par rapport a l'autre et
qui sont exposees a des forces de serrage d'ampleur localement
variable En effet, lors de la mise en place du joint d'etancheite plat
defini par l'invention, chaque element constitutif du volume du
produit de remplissage se laisse refouler a un endroit quelconque du
canal ferme, ce qui permet de compenser les varia- tions des forces de
serrage sur toute la longueur du bord de l'ouverture.
Etant donne que, sur le joint d'etancheite plat defini par
l'invention, le canal comporte des parois entierement metalliques et
hermetiquement fermees, il est etabli que le volume du canai reste
pratiquement constant, meme sous l'effet des deformations provoquees
par les forces de serrage.
Ainsi, non seulement l'on reduit les valeurs de pointe des pressions
exercees sur les surfaces de contact en general, mais de plus et
contrairement
12155 a ce qui se passe avec des joints d'etancheite traditionnels,
l'on provoque ainsi dans la zone des surfaces a etancher entre elles
et constituees de materiaux plus facilement deformables des pressions
plus importantes.
Ces produits sous forme de poudre etant amplement compressibles, l'on
prefere utiliser en general comme materiau de remplissage du canal des
pro- duits liquides ou plastiques incompressibles Dans ce cas, le
degre de compres- sibilite voulu peut etre atteint par l'adjonction
d'une certaine quantite de gaz.
Les commentaires ci-dessus font apparaitre que le joint d'etancheite
plat defini par l'invention s'adapte pratiquement a toutes les
caracteristiques des deformations dans la zone du bord des ouvertures.
Pour les machines qui fonctionnent a des temperatures superieures a la
temperature ambiante, notamment les moteurs a combustion interne, il
est recommande de choisir comme produit de remplissage un materiau a
l'etat liquide ou plastique qui, sous l'effet de la temperature de
fonctionnement du moteur, se transforme en elastomere Un tel joint
d'etancheite plat fourni dans son etat primitif ne s'adapte donc a son
utilisation definitive qu'au moment de la premiere utilisation du
moteur, etant donne que le premier echauffement du materiau de
remplissage provoque sa vulcanisation ou sa polymerisation ou encore
sa solidification au travers d'une autre reaction analogue En meme
tempe se modifie le comportement du joint dans la zone du bord des
ouvertures, c'est- a-dire dans la zone du canal defini par l'invention
En effet, le comportement initial, essentiellement plastique, se
transforme en comportement essentiel- lement elastique Un tel joint
d'etancheite plat cree ainsi les conditions opti- males au moment de
sa mise en place tout en continuant a assurer par la suite une
etancheite parfaite et durable du moteur.
Le choix du materiau utilise comme produit de remplissage, notamment
la quantite et la nature des produits, peut etre calque sur le
comportement a longue duree du joint d'etancheite plat defini par
l'invention (comportement sous les effets de tassement, comportement
thermique etc) La paroi metallique du canal a un comportement
thermique particulierement avantageux, notamment sous l'effet des
pointes de temperatures de courte duree qui sont ainsi derivees par le
metal de la paroi et ne peuvent donc pas se repercuter entierement sur
le produit de remplissage Finalement, le choix de la qualite, voire de
l'epais- seur de la t 6 le, influent sur le comportement a la
deformation de l'element
12155 d'etancheite que constitue le canal.
La methode de realisation la plus simple du canal consiste a replier
la tole metallique sur elle-meme et de fixer la paroi ainsi repliee
par un cordon de soudure ou de brasure continu Pour eviter lors du
soudage ou lors du bra- sage une deformation genante de cette tole, il
est recommande de placer au prealable des points de soudure repartis a
intervalles reguliers sur toute la longueur du canal et de terminer
ensuite la soudure ou la brasure hermetique en partant de ces points
et en respectant toujours un meme sens de progression.
L'invention offre egalement la possibilite d'eliminer les materiaux
non metalliques tendres utilises jusqu'a present pour la fabrication
des plaques d'etancheite Il s'agit essentiellement de plaques en
fibres d'amiante trempees dans un liant approprie En application de
l'invention, il est en effet possible d'utiliser une plaque en tole
monocouche ou multicouches qui pourra etre equi- pee d'elements
d'etancheite sous forme de canaux definis par l'invention aux endroits
exigeant une parfaite etancheite lineaire Sur un joint de culasse
toutes les ouvertures de passage de la plaque d'etancheite,
c'esta-dire les zones des bords de ces ouvertures, sont dotees d'un
canal du type defini par l'invention, lequel peut parfaitement etre
realise dans la tole de la plaque d'etancheite.
D'autres caracteristiques et avantages de cette invention ressortiront
de la description faite ci-apres en reference aux dessins annexes, qui
en illustrent divers exemples de realisation depourvus de tout
caractere limitatif Sur ces dessins: la figure 1 est une vue de dessus
d'un joint de culasse les figures Z a 5 sont des vues en coupe selon
la ligne 2-2 de la figure 1 de divers exemples de realisation, et la
figure 6 est une vue schematique d'une ouverture de passage d'une
chambre de combustion pratiquee dans un joint de culasse illustrant le
procede de fabrication du joint defini par l'invention.
Le joint de culasse 10 represente sur la figure 1 se compose d'une
plaque d'etancheite 12 avec des ouvertures de passage des chambres de
combustion 14, des ouvertures de passage des circuits d'huile 18 et
des ouvertures de passage des vis 20 Selon le modele d'execution de la
figure 2, la plaque d'etancheite 12 se compose d'une tole 22 protegee
le cas echeant par une couche de laque ou de produit synthetique Cette
tole a ete recourbee sur elle-meme dans la zone du bord de l'ouverture
de passage, notamment l'ouverture de passage de la chambre de
combustion 14 sur la droite du dessin, pour constituer un canal
circulaire 24 enrobant une cavite 26 parfaitement etanche On obtient
ainsi une collerette 28 maintenue sur la plaque d'etancheite 12
proprement dire, d'une maniere parfaitement hermetique par un procede
de soudage electrique dit a la molette Une telle molette 30 est
schematisee en pointille dans la figure 2.
La cavite du canal de l'exemple de realisation de la figure 2 est
remplie entierement avec un produit de remplissage 32 defini par
l'invention Il peut s'agir d'un elastomere au fluorine ou d'un
elastomere aux silicones qui a ete in- troduit a l'etat non vulcanise
dans la cavite 26 du canal et qui presente une struc ture chimique
telle que la chaleur produite par la premiere mise en marche du moteur
provoque sa vulcanisation et, a fortiori, son passage de l'etat essen-
tiellement plastique a l'etat essentiellement elastique.
L'etancheite du canal 24 peut etre obtenue indifferemment par soudage,
par brasage ou par coll and ge.
La figure 3 montre un exemple de realisation different de l'objet de
l'in- vention, lequel occupe une position approximativement
symetrique, au plan d'une tole 22 ', constituant la plaque
d'etancheite 12 Etant donne que les autres elements sont identiques a
ceux des figures 1 et 2, ils ont ete identifies par les memes
references assorties du signe "prime".
Les exemples de realisation des figures 1 a 3 comportent une plaque
d'etancheite 12 sous forme d'une simple plaque de tole, alors que
l'exemple de realisation de la figure 4 presente une structure plus
conventionnelle Il comporte en effet d'une maniere traditionnelle une
tole porteuse 22 " qui, tout comme la tole 22 ' de la figure 3, forme
un canal 24 ", mais porte en plus sur ses deux faces le revetement
traditionnel 50 " en materiau non metallique tendre La cavite 26 " du
canal 24 " de cette figure 4 est remplie essentiellement, mais non pas
completement, d'un materiau a l'etat liquide ou plastique 32 " au
momen du remplissage En plus de ce materiau de base, la cavite 26 " du
canal con- tient un gaz 33 " qui assure au canal 24 " une certaine
compressibilite.
La figure 5 presente un exemple de realisation identique a ceux des
fi- gures 2 et 3, qui comporte egalement une tole 2 Za, enrobee, le
cas echeant, d'un enduit leger dont le bord, dans la zone d'une
ouverture de passage d'une chambre de combustion par exemple, est
enserre dans une bande de tole en
12155 forme d'U, 24 b qui constitue un canal circulaire rempli d'un
produit de remplis- sage 32 a defini par l'invention et dont les deux
ailes enserrant la tole 22 a sont fixees sur celle-ci par des cordons
de soudure 30 a Ce type de joint offre des avantages certains au
niveau de la fabrication et permet eventuellement d'utili- ser pour la
tole 2 Ma un materiau de moins bonne qualite et de limiter ainsi a
l'ouverture Ae passage de la chambre de combustion, c'est-a-dire a la
bande de tole 24,4 le materiau de tres bonne qualite.
La figure 6 illustre le procede de fabrication du canal 24 des figures
1 et 2 Selon l'invention, l'on amorce dans une premiere etape
l'obturation de la cavite 26 du canal en placant des points de soudure
ou de brasure aux points
1, II et III, repartis a egale distance sur le pourtour du canal Puis
l'on pro- cede au soudage ou au brasage en amorcant l'operation
simultanement a la hauteur de chacun de ces points et en suivant la
direction indiquee par les fleches L'on cree ainsi le cordon 52
indique en pointille.
L'on utilisera utilement soit des toles d'acier du commerce d'une
epais- seur de 0, 1 A 0, 4 mm, soit des aciers fortement allies.
12155
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Joint d'etancheite plat comportant une plaque d'etancheite avec une
ouverture au moins, ainsi qu'un canal circulaire a paroi metallique
amenage en bordure de l'ouverture et renfermant un produit de
remplissage souple cedant aux sollicitations de serrage du canal,
caracterise en ce que la paroi metallique du canal (24) enrobe la
cavite (26) d'une maniere absolument herme- tic sur toute sa longueur
et en ce que le produit de remplissage (32) est cons- titue, en grande
partie au moins, d'un produit a l'etat liquide ou a l'etat plas- tic
et ce au moins au moment de la mise en place du joint d'etancheite
plat.
2 Joint d'etancheite plat selon la revendication 1, caracterise en ce
que le materiau a l'etat liquide ou plastique est essentiellement
incompressible.
3 Joint d'etancheite plat selon la revendication 2, caracterise en ce
que le produit de remplissage (32) renferme une fraction gazeuse
determinee qui donne au canal la compressibilite voulue.
4 Joint d'etancheite plat selon-l'une quelconque des revendications 1
a 3 destine aux appareils fonctionnant a des temperatures superieures
a la tem- perature ambiante, caracterise en ce que le materiau a
l'etat liquide ou plas- tic utilise se transforme en elastomere sous
l'effet de la temperature de fonctionnement du joint d'etancheite
plat.
5 Joint d'etancheite plat selon l'une quelconque des revendications 1
a 4, caracterise en ce que le materiau a l'etat liquide ou plastique
utilise est soit une huile dite caloporteur, soit un produit
synthetique a Eletat liquide ou plastique, notamment un elastomere au
fluorine ou aux silicones non vulcanise.
6 Joint d'etancheite plat selon d'une quelconque des revendications 1
a 5, caracterise en ce que le canal (24 ', 24 ") est forme a partir
d'une tale metallique recourbe e sur elle-meme et obturee par un
cordon de soudure ou de brasure circulaire et continu.
7 Joint d'etancheite plat selon l'une quelconque des revendications 1
a 6, caracterise en ce que le canal est realise dans la tole porteuse
monocouche ou multicouches du joint d'etancheite plat.
8 Joint d'etancheite plat selon l'une quelconque des revendications 1
a, caracterise en ce que le canal est forme dans une bande de tole (24
b), approximativement en forme d'U, dont les ailes qui enserrent
l'extremite d'une plaque de tole (Z Za) du joint d'etancheite plat
sont reliees a ce dernier Par des cordons de soudure ou de brasure
circulaires (30 a).
9 Joint d'etancheite plat selon l'une quelconque des revendications 1
a 8, caracterise en ce que la plaque d'etancheite est constituee d'une
plaque de tole monocouche ou multicouches.
10 Procede de fabrication d'un joint d'etancheite plat selon l'une
quel- conque des revendications 1 a 9, caracterise en ce que l'on
amorce les opera- tions de soudage ou de brasage simultanement a
plusieurs endroits repartis a distances egales le long du canal et en
ce que, a partir de ces points, le canal est obture progressivement et
dans un meme sens. PAR PROCURAT Icx
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