Brevet FR2006745A1 — publié le 19700102

. ». 2006745 L'invention est relative aux joints d'arbre: et* anàlogùé'du ty^er connu sous le nom de joint facial, constitué par tua anneau d'étanché-ité entourant un arbre ou une pièce analogue et ayant une face terminale s*appliquant élastiquement contre une surface radiale d'une 5 autre pièce, telle qu'un carter, un palier ou un collier d'arbre, de façon à permettre la rotation relative des pièces, mais à empêcher toute fuite de fluide entre ces pièces. Pendant de nombreuses années, il était de pratique courante de lier un anneau d'étanchéité en graphite, en résine phénolique ou ana-10 logue à un support moulé en caoutchouc sous forme de diaphragme, manchon, soufflet ou analogue pour l'anneau d'.étanchéité, de façon à obtenir une liaison étanche permanente entre l'anneau et le support, la liaison étant effectuée lors du moulage du support dans un moule dans lequel on introduisait l'anneau avant moulage. 15 Un anneau d'étanchéité faciale s'use de préférence contre la surfac» étanchée avec laquelle il est en contact de frottement ; les matériaux, tels que le graphite et la résine phénolique, qui conviennent aux anneaux d'étanchéité, sont relativement fragiles et peuvent être endommagés lors du moulage du support et d'autres opérations de 20 production des joints faciaux. Par ailleurs, ii arrive parfois qu'un support moulé est défectueux, de sorte qu'il doit être rebuté, et ceci implique également le rebut de l'anneau d'étanchéité lié au support. La récupération de l'anneau, par séparation sans dommage du support, est une opération 25 qui n'est pas économique. Il est évident que l'on pourrait faire des économies si l'on pouvait monter de façon économique et efficace un anneau d'étanchéité sur un support moulé terminé, mais ceci soulève le problème de fai re un joint étanche entre l'anneau et le support. On a essayé de fai-30 re ce joint en appliquant une colle, mais ceci implique une manutention et des stades de fabrication non économiques ; de plus, le procédé n'est pas sûr, c'est pourquoi on a pratiqué la liaison dans le moule* La présente invention propose un joint facial qui peut être as-35 semblé à partir d'un support moulé et d'un anneau d'étanchéité séparé avec une liaison entre l'anneau et son support qui est étanche en utilisation. Selon l'invention, un joint d'arbre du type joint facial comporte un. anneau d'étanchéité rigide monté coaxialement dans un siège à 40 une extrémité d'un support annulaire moulé dans un matériau déforma- 69 12456 2 2006745 ble élastiquement, dans lequel l'anneau d'étanchéité*lest maintenu de * façon amovible dans le siège du support par un assfeiâ'blë^e ' paa? collerette et gorge coopérants, le siège ayant unë 'base* soupleforme un joint étanche au fluide contre le dos de l'annëàu d'étanchéité -5 sous l'action d'une pression axiale. l'anneau d'étanchéité peut être introduit dans lé siège du support en déformant manuellement le matériau du support pour permettre à la collerette et à la gorge du joint de coopérer ; ainsi, l'assemblage d'un joint à partir d'un support et d'un anneau d'étanchéité 10 fabriqués séparément devient"une opération simple. On prévoit de préférence des moyens pour empêcher la rotation relative de l'anneau d'étanchéité et du support et l'assemblage par collerette et gorge peut également être conformé pour atteindre ce but, par exemple avec des segments ou des dents. 15 La base souple du siège du support sera habituellement pressée axialement contre le dos de l'anneau d'étanchéité par un ressort de compression, comme c'est le cas habituel dans les joints faciaux, et les surfaces opposées du siège et de l'anneau peuvent être façonnées pour localiser et ainsi intensifier la pression d'étanchéité axiale 20 autour d'un contact linéaire circulaire. Plusieurs réalisations de l'invention sont illustrées, à titre d1 exemples} sur le dessin joint, dans lequel : - la figure 1 est une vue par bout d'une forme de réalisation d'un joint facial, vu de l'extrémité côté joint d'étanchéité ; 25 - la figure 2 est une coupe axiale suivant deux plans radiaux se rencontrant le long de la ligne II-II de la figure 1 ; - les figures 3 et 4 sont respectivement une coupe axiale et une vue de face, à grande échelle, de l'anneau d'étanchéité seul des figures 1 et 2; 30 - les figures 5 à 8 sont des coupes axiales partielles, à très grande échelle, montrant plusieurs formes d'assemblages par collerette et gorge pouvant être utilisés entre un anneau d'étanchéité et son siège ; " - la figure 9 est une coupe axiale diamétrale d'irné aut ré "forme 35 de réalisation d ' un jôint d'étanchéité facial ; e£v * ~ - 'leT figure 10 est une coupe axiale ^rtiellé," a ^Iris grande échelle, d'une variante de l'assemblage de la co±Tére£të"3e l'anneau * "d'étanchéité et 3ë"la gprge du siège de là figure 9« '* ' 2 ^e ^omV^à'éï&ciiéité faci^ iriiistro sur "les "figuras f à ""4 est . *- i a-. H-*" * *, r*!? 045 40 constitue par un support sous formé d'un n^clmën "caouicSouc moulé ■% 69 12456 3 2006745 ayant une portion de tenue 1 conçue pour être montée, jusqu'à une col-. leretté périphérique 2, dans un carter d'arbre et y former tin joint d'étanchéité statique. lia portion de tenue 1 est raidie par un revêtement en tôle métafc* 5 lique emboutie 3 qui maintient également et forme une plaque de poussée terminale pour un ressort de compression 4. A son autre extrémité, le support présente une partie de membrane annulaire souple 5 et un siège d'anneau d'étanchéité formé par une paroi cylindrique 7 et une collerette transversalement radiale 8. 10 la paroi cylindrique 7 comporte deux gorges segmentaires diamétra lement opposées 9, moulées dans la paroi, pour recevoir les collerettes segmentaires .correspondantes 10 d'un anneau d'étanchéité rigide 11, par exemple en graphite ou en résine phénolique. les collerettes segmentaires 10 peuvent être formées au moulage de l'anneau 11 ou par 15 usinage, par exemple en découpant des segments d'une collerette moulée totalement circonférentielle de façon à laisser les parties 10. la paroi cylindrique 7 du siège de l'anneau est suffisamment souple pour être étirée manuellement de façon à permettre d'introduire et de retirer l'anneau 11 qui est maintenu, grâce aux gorges 9 et 20 et aux collerettes 10, contre tout déplacement axial et toute rotation relative, soit accidentellement, soit en service. En service, la face extérieure 12 de 1'anneau 11 s'applique de façon étanche contre un collier d'arbre axialement opposé ou contre toute autre surface en rotation relative, sous la poussée axiale du 25 ressort 4. Sous les poussées axiales opposées de la réaction de l'anneau 11 contre la surface étanchée et du ressort 4, la collerette souple 8 forme un joint étanche au fluide contre le dos de l'anneau 11, empêchant ainsi toute fuite de fluide entre l'anneau d'étanchéité et son 30 support. les extrémités du ressort 4 sont mises d'équerre, c'est-à-dire qu'elles sont meulées pour présenter sur la spire terminale une face transversale sensiblement plane, mais l'on préfère monter une rondelle métallique en tôle emboutie 14 entre le ressort 4 et la collerette 35 du siège 8 pour y former une surface d'appui plane de façon à éviter toute distorsion qui pourrait gêner l'action d'étanchéité. Comme montré sur les figures 5 à 8, la tenue et l'étanchéité de l'anneau sur .son siège peuvent être augmentées par un oollier entourant la paroi circonférentielle du siège et l'on peut, utiliser d'autres 40 formes d'assemblages par collerettes et gorges. 69 12456 4 2006745 Sur la figure 5, la périphérie extérieure de là paroi cylindrique du siège de l'anneau d'étanchéité est moulée avec une gorge circonférentielle 15 recevant un ressort torique 16 qui augmente l'élasticité de la paroi 7 en retenant et en s*appliquant de façon étanche 5 contre l'anneau d'étanchéité 11. Sur la figure 6, un collier 17 à ajustage serré, en métal ou en matière plastique, est employé au lieu du ressort torique et là collerette 8 du siège est moulée avec des nervures circulaires 18 destinées à s'appliquer contre le dos 13 de l'anneau 11 en formant des 10 zones annulaires de contact d'étanchéité soumises à des charges relativement élevées sous une pression axiale. Sur la figure 7, un fil 19 est enroulé autour de la paroi du siège 7 et la collerette de base 8 du siège et le dos 13 de l'anneau 11 ont un assemblage complémentaire de collerette et gorge en forme 15 de queue d'aronde 20, qui forme également m joint étanche au fluide. Sur la figure 8, le siège de l'anneau d'étanchéité dans le support a xine section en T, entre la paroi cylindrique extérieure 7 et une paroi cylindrique intérieure 21, et 1'anneau d'étanchéité 11 a en outre un rebord circonférentiel interne 22, qui peut être segmen-20 taire, coopérant avec une gorge correspondante entaillée dans la paroi 21. On peut apporter des modifications aux exemples illustrés, par exemple en appliquant les caractéristiques de l'un à un autre ; en particulier les collerettes 20 et 22 peuvent être incomplètement ou 25 complètement circonférentielles, selon qu'on les utilise ou non pour empêcher l'anneau d'étanchéité de tourner dans son siège. la réalisation représentée sur les figures 9 et 10 est un joint d'étanchéité facial du type dit "équilibré", dans lequel le support est conçu pour permettre à la pression du fluide entourant l'espace 30 dans lequel le joint fonctionne d'agir dans une certaine mesure- sur le dos de l'anneau d'étanchéité et ainsi d'aider à équilibrer les forces axiales. Ce type de joint est bien connu et la présente invention concerne seulement la liaison entre l'anneau d'étanchéité et son support. 35 le joint d'étanchéité facial représenté sur la figure 9 est cons titué par un support sous forme de manchon ou bague en caoutchouc moulé ayant une portion de tenue 23 à section annulaire en TJ, une collerette de butée de carter 24 et un insert métallique de renforcement 25. 40 Un manchon souple 26 s'étend axialement à partir de la périphé 69 12456 5 2006745 rie interne dé la portion de tenue 23 et a un siège d'anneau d'étanchéité formé par une paroi cylindrique 27 et une collerette de "base transversalement radiale 28. lia paroi 27 comporte une gorge 29, moulée dans sa surface inter-5 ne, destinée à recevoir une collerette 30 d'un anneau d'étanchéité rigide 31» par exemple en résine phénolique. l'anneau d'étanchéité 31 a une faee d'étanchéité 32, un dos 33, et, comme il est bien connu, un prolongement tubulaire arrière 34 qui coulisse le long de cannelures sur la périphérie interne de la portion de tenue du support 23. 10 Une cannelure 35 de la portion 23 est montrée coopérant avec une rainure 36 du prolongement 34. Un ressort de compression 37 agit entre la base du conduit en U dans la portion de tenue du support 23 et une rondelle métallique 38 d'égalisation de pression derrière la collerette de base 28 du siège 15 du support de l'anneau d'étanchéité 31• On peut voir que la collerette 30 et la gorge 29 forment un joint de retenue pour l'anneau d'étanchéité 31 dans son siège de support et que la collerette de base souple 28 peut s'appliquer de façon étanche contre le dos 33 de l'anneau d'étanchéité sous l'action 20 des pressions axialement opposées du ressort et du fluide de la même façon que dans la première réalisation. Comme on le voit mieux sur la figure 10, la collerette 30 est conique, ou chanfreinée vers l'arrière en 39, pour faciliter l'introduction manuelle de l'anneau d'étanchéité dans le siège du support. 25 Des modifications faaultatives sont également" représentées sur la figure 10 et comprennent la forme segmentaire de la gorge 29 et de la collerette 30, comme il est indiqué par la ligne 40, pour empêcher la rotation relative de l'anneau d'étanchéité. Par ailleurs, le dos 33 de l'anneau d'étanchéité présente un é-30 videment tronconique pour former, à sa jonction avec le cône 39, une lèvre ou bord circulaire 41 qui donne un contact d'étanchéité linéaire à forte pression contre la collerette souple 28. 69 12456 6 20067.45 REVENDICATIONS t.- Joint d'arbre du type joint d'étanchéité facial, comportant un anneau d'étanchéité rigide monté coaxialement dans un siège à une extrémité d'un support annulaire moulé dans un matériau élastiquement déforœable, caractérisé en ce que 1*anneau d'étanchéité est maintenu 5 de façon amovible dans le siège du support, par un assemblage par collerette et gorge coopérants, et en ce que le siège a une base souple qui forme un joint étanche au fluide contre le dos de l'anneau d'étanchéité sous l'action d'une pression axiale. 2.- Joint d'arbre selon la revendication 1, caractérisé en ce 10 que l'assemblage par collerette et gorge empêche également la rotation relative de l'anneau d'étanchéité. 3.- Joint d'arbre selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les surfaces opposées du dos de l'anneau d'étanchéité et de la base souple du siège sont conformées pour fournir un contact liné- 15 aire circulaire. 4.- Joint d'arbre selon l'une quelconque des revendications pré- -cédentes,caractérisé en ce que l'assemblage par collerette et gorge de l'anneau d'étanchéité dans son siège est renforcé par un collier entourant une paroi circonférentielle du siège. 20 5.- Joint d'arbre selon l'une quelconque des revendications pré cédentes, caractérisé en ce qu'une collerette de l'anneau d'étanchéité est rendue conique vers l'arrière pour faciliter l'introduction de l'anneau dans le siège du support.