Brevet FR2010202A1 — publié le 19700213

La présente invention est relative à un dispositif étanche permettant de faire passer un liquide sous pression et'un élément èt | stationnaire à l'intérieur d'un arbre rotatif/inversaient, cet arbre étant soutenu dans un corps tubulaire stationnaire dans ^ lequel est prévue au moins une chambre annulaire, qui est limitée sur son côté interne par une partie de la circonférence de l'ax*-bre sur laquelle débouche un canal s'étendant radialement vers l'intérieur de l'arbre, tandis qu'un autre canal s'étendant également radialement et au moins en partie à travers le corps 10 stationnaire débouche à 1' extérieur de ladite chambre annulaire, ces deux canaux étant reliés ensemble par l'intermédiaire de la chambre, des paliers ' lisses étant jarévus il chaque, extrémité de la chambre. Un dispositif connu de ce type est décrit dans la demande 15 de brevet hollandaise n° 294.348. Ce dispositif est appliqué en particulier dans le domaine des hélices à pas variables commandées hydrauliquement pour navires,domaine dans lequel des fluides sous pressions élevées doivent être transférés d'une pompe qui ne tourne pas avec l'arbre de l'hélice dans des canaux internes de 20 l'arbre. Les canaux qui s'étendent axialement dans l'arbre de l'hélice, à l'emplacement du dispositif permettant de transférer le liquide sous pression, sont reliés chacun avec un canal ou autre conduit s'étendant radialement jusqu'à la circonférence de 11 arbre. 25 II est habituellement prévu deux de ces conduits radiaux, chacun de ces conduits coopérant avec un dispositif de transfert du liquide sous pression. Bien que le corps tubulaire stationnaire comporte normalement deux de ces dispositifs, on en décrira un seul dans la présente 30 description, dans un but de clarté. L'invention sera décrite dans son application à un arbre d'hélice de navire portant une hélice à pas variables, bien que l'invention puisse être appliquée dans d'autres domaines. En raison de la pression très élevée du liquide qui doit être 35 transféré et du diamètre très important de l'arbre d'hélice d'un grand navire, on ne peut empêcher qu'une partie de ce. liquide ne s'échappe par l'intermédiaire des paliers lisses pour s'écouler ensuite dans des conduites d'évacuation du liquide provenant de ces fuites. Des garnitures d'êtanchéité qui coopèrent avec 40 l'arbre rotatif sont prévues aux extrémités du corps tubulaire. 2 2010202 69 18485 Dans le dispositif ccmnu, la pression du.liquide d'alimentation et du liquide provenant des fuites qui tendent à se produire entre l'arbre et les paliers lisses a pour effet un accroissement du diamètre du corps tubulaire, d'où il.résulte que le 5 jeu du palier devient si important qu'il se produit une fuite considérable inadmisible. Ceci signifie que seulement line partie du liquide d'alimentation sous pression peut être utilisée efficacement pour commander les pales de l'hélice, et la commande de ces pales nécessite par conséquent une capacité de pompage supplé-10 mentaire inutile. Le but de l'invention est de limiter dans toute la mesure du possible les fuites de liquide sous pression, et ce but est atteint au moyen de dispositifs de compensation sur lesquels le fluide sous pression agit au cours de son transfert afin de 15 compenser les forces s'exerçant vers l'extérieur qui sont appliquées radialement dans les paliers lisses par le liquide sous pression. On évite ainsi que le jeu du palier ne s'accroisse d'une façon indésirable par suite de 1' écoulement du liquide par les 20 paliers lisses. Toutefois, il se produit toujours des fuites dans une certaine mesure, du fait que les paliers lisses doivent être lubrifiés et refroidis, et le jeu du palier ne peut être choisi trop faible en raison du fait que la température des paliers serait trop élevée. 25 Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, les dispositifs compensateurs comprennent une bague tubulaire qui est disposée de façon étanche autour de la circonférence externe du corps tubulaire, un conduit au moins partiellement radial s'é-tendant dans ladite bague à peu près au droit du conduit du 30 corps tubulaire, et une chambre annulaire à l'extérieur du corps tubulaire, opposée à la chambre interne dudit corps, et par l'intermédiaire de laquelle les conduits de la bague et du corps sont reliés ensemble. De préférence, la chambre annulaire externe s'étend en face 35 d'au moins une partie des longueurs des paliers lisses. Cette seconde chambre annulaire ne s'étend pas nécessairement sur la totalité de la longueur des paliers,• en raison du fait que la pression du liquide appliquée à l'intérieur du corps n'est pas constante sur la longueur de chaque palier. & l'extrémité du 40 palier qui est. dirigés ve.rs le conduit radial interne de l'arbre, 18485 3 2010202 cette pression est maximale, et elle est minimale à l'autre extrémité du palier, de sorte que la force résultante dirigée vers l'extérieur, en considérant le dispositif en coupe longitudinale, est plus faible que le produit de la pression du liquide par la longueur des paliers lisses. Au contraire, la pression maximale du liquide règne partout dans la seconde chambre annulaire, de sorte que la force résultante dirigée vers l'intérieur est égale au produit de la pression du liquide par la longueur de cette seconde chambre annulaire. Par ailleurs, la seconde chambre annulaire doit avoir une longueur plus grande que celle de la première chambre annulaire, en raison du fait que l'on obtiendrait pas, autrement, une compensation suffisante. Grâce à cette plus grande longueur, le jeu du palier, pour le transfert d'un liquide sous pression, est diminué. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel : la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation de 1'invention ; la Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale d'un second mode de réalisation de l'invention ; la Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale d'un troisième mode de réalisation. En se reportant à la Fig. 1, on voit une partie d'un boîtier d'alimentation en huile , comportant un dispositif suivant l'invention. L'arbre d'hélice est désigné par la référence 1, et cet arbre comporte un conduit axial 2 s'étendant jusqu'au dispositif de commande de l'hélice à pas variables, ce conduit étant également relié à un conduit radial 3. Les autres conduits ne sont pas représentés. Le corps tubulaire, désigné par la référence 4, comporte quatre paliers lisses 5 et deux garnitures d'étanchéité 6. On a représenté seulement au dessin deux paliers lisses 5 et une garniture d'étanchéité 6. Entre les paliers lisses 5, il est prévu dans le corps 4 une cavité constituant une chambre annulaire 7 qui est opposée au conduit radial 3. Un conduit radial 8 s'étend à travers le 69 18485 4 2010202 corps 4 dans le même plan qtfe le conduit 3, ce conduit 8 débouchant dans la chambre annulaire 7. Une bague cylindrique 9 est disposée par dessus l'autre extrémité du conduit 8, et cette bague est reliée avec le corps 4 d'une façon étanche au moyen de bagues 5 circulaires 10. Un conduit radial 11 s'étend à travers la bague 9, ce conduit 11 s'étendant au droit du conduit 8. Le tuyau de refoulement (non représenté) d'une pompe à liquide qui est habituellement une pompe à huile, est relié au conduit 11. L'extrémité interne du conduit 11 débouche dans une seconde 10 chambre annulaire 12 qui est prévue dans la périphérie externe du corps 4 dans laquelle elle forme une cavité. La chambre annulaire 12 a une longueur supérieure à celle de la chambre annulaire 7 et s'étend sur une partie de la longueur des paliers 5. 15 L'huile qui passe à travers les paliers 5, de part et d'au tre de la chambre annulaire 7, peut être évacuée par 1'intermédiaire de tuyaux de sortie 13 et 14. Lorsque l'on fait passer de l'huile sous pression provenant du tuyau de refoulement de la pompe à huile (non représentée), 2o la plus grande partie de cette huile s'écoule par l'intermédiaire du conduit 11, de la seconde chambre annulaire 12, du conduit 8, de la première chambre annulaire 7, du conduit 3, vers le conduit 2 et de là vers le dispositif de commande de l'hélice du navire (non représenté). Une petite quantité d'huile, au maximum 25 + 15 %, s'écoule à travers les paliers 5 vers les tuyaux de sortie 13 et 14. La pression sous laquelle se trouve cette huile qui fuit par les paliers tend à accroitre le jeu de ces paliers et à dilater radialement le corps tubulaire 4. Cependant, la pression de 3 0 l'huile qui agit dans la chambre 12 sur le corps 4 vers" l'intérieur dans le sens radial s'oppose à cette dilatation. Les pression s'exerçant vers l'extérieur ne sont pas égales sur la totalité de la distance séparant les extrémités opposées de chacun des paliers lisses 5, mais 35 varient d'un maximum à un minimum. La pression maximale se produit à l'extrémité de chaque palier 5 au voisinage de la chambre annulaire 7, et la pression minimale se produit à l'autre extrémité. Ceci signifie que la force résultante dirigée vers l'extérieur dans l'axe du conduit 8, en considérant le dispositif en coupe 40 longitudinale, est plus petite que le produit de la pression de l'hui 69 18485 5 2010202 le par la distance totale entre les extrémités opposées des deux paliers. . La pression totale de l'huile règne dans la chambre 12, de sorte que la force résultante dirigée vers l'intérieur est 5 égale au produit de cette pression par la longueur de la chambre 12. Il en résulte que pour obtenir une compensation suffisante, la longueur de la chambre 12 doit être supérieure â la longueur de la chambre 7, mais inférieure à la distance totale entre les extrémités opposées de chaque palier. 10 En choisissant de façon appropriée la longueur de la chambre 12, on peut même atteindre une compensation excédentaire, ce qui signifie que la pression de l'huile, au point de transfert, procure une compression radiale du corps. En ce qui concerne le second mode de réalisation représenté 15 à la Fig. 2, on a utilisé les mêmes références pour désigner les parties analogues. Dans cet exemple, la seconde chambre annulaire est formée dans le corps 4 lui-même comme indiqué en 15. Cette chambre 15, qui a une longueur plus grande, communique avec la chambre 7 de telle sorte que des lèvres 4a et 4b séparent partiel-20 lement la chambre 15 de l'arbre 1. Dans cet exemple, la pression de l'huile agit pour exercer une action de compensation sur les lèvres 4a et 4b, grâce à quoi la force s'exerçant vers 11extérieur sur ces lèvres par suite de la pression de l'huile qui fuit est compensée. 25 La longueur de la chambre 15 correspond à peu près à la lon gueur de la chambre 12 de l'exemple représenté à la Fig. 1. On utilise dans le troisième node de réalisation, représenté à la Fig. 3, une baguel6 de compensation qui est disposée dans le corps 4, cette bague 16 portant également les paliers 5. 30 La bague 16 assure l'étanchéité par rapport au corps 4 au moyen de bagues circulaires 17. La bague 16 est disposée dans une cavité 18 prévue dans la paroi interne du corps 4, la seconde chambre annulaire 19 étant ainsi formée autour de la bague 16. 35 La pression de l'huile agit par l'intermédiaire de cette chambre 19 sur la périphérie externe de la bague 16 et compense de cette façon la dilatation radiale de la bague 16. La longueur de la chambre 19 correspond à nouveau à la longueur de la chambre 15 (Fig. 2) et de la chambre 12 (Fig. 1). 40 Dans la pratique, le mode de réalisation décrit en premier 69 18485 6 2010202 constitue le mode de réalisation préféré de l'invention. Le dispositif suivant l'invention est particulièrement adapté pour être appliqué dans tous les cas où régnent des pressions d'huile élevées et dans lesquels les diamètres d'arbre sont impor-5 tants,comme par exemple dans les très grands pétroliers construits actuellement. Pour de faibles pressions d'huile et des arbres d'hélice ayant un diamètre relativement faible,1& .dilatation du corps n'a qu'une faible importance et ne nécessite pas d'être compensée. 69 18485 7 2010202 REVENDICATIONS 1/ Dispositif étanche permettant de transférer un liquide sous pression d'un élément stationnaire à l'intérieur d'un arbre rotatif, ou inversement, cet arbre étant soutenu dans un corps 5 tubulaire stationnaire dans lequel est prévue au moins une chambre annulaire qui est limitée du côté interne par une partie de la périphérie de 1'arbre, dans laquelle débouche un conduit radial interne de l'arbre, tandis qu'un autre conduit s'étendant également radialement et en partie à travers le corps stationnaire 10 débouche à l'extérieur de la chambre annulaire, ces deux conduits étant reliés-ensemble par l'intermédiaire de ladite chambre, des paliers iisses étant' formés des deux côtés de la chambre pour soutenir l'arbre, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend des moyens compensateurs sur lesquels agit le liquide sous pression 15 au cours de son passage pour compenser les forces dirigées vers l'extérieur qui sont appliquées radialement dans les paliers lisses par le liquide sous pression. 2/ Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens compensateurs comprennent une bague tubu-20 laire disposée de façon étanche autour de la périphérie du corps tubulaire, un conduit au moins partiellement radial s'étendant dans ladite bague à peu près au droit du conduit du corps tubulaire, et une chambre annulaire à l'extérieur du corps tubulaire , opposée S" la chambre interne, par l'intermédiaire delaquelle les con-25 duits de la bague et du corps sont reliés ensemble. 3/ Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre annulaire externe s'étend en face d ' au moins une partie de la longueur des paliers lisses. 4/ Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce 30 que lesdits moyens compensateurs comprennent une chambre annulaire se trouvant entièrement à l'intérieur du corps tubulaire, la partie centrale du côté de cette chambre qui est dirigé vers l'arbre coïncidant avec la partie extérieure de la chambre annulaire adjacente à la périphérie de l'arbre, le restant de cette chambre, 35 sur ce côté, s'étendant en face d'au moins une partie de la longueur des paliers lisses. 5/ Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens compensateurs comprennent une bague cylindrique qui est disposée entre le corps tubulaire et l'arbre, cette bague 40 cylindrique contenant la chambre annulaire et portant les paliers, 69 18485 8 2010202 réalisant ainsi une autre ,chambre annulaire à l'extérieur de la bague, cette autre chambre annulaire s'étendant en face d'au moins une partie de la longueur des paliers lisses.