Brevet FR2029620A1 — publié le 19701023

i 2029620 La présente invention concerne un dispositif destiné à assurer l'étanchéïté d'un arbre, du type dans lequel un récipient à lubrifiant entourant l'arbre est limité au moins dans un sens axial par un organe d'étanchéïté venant élastiquement en contact 5 avec l'arbre et ayant de préférence la forme fd1 une lèvre annulaire. Les dispositifs d'étanchéïté de ce type sont utilisés en particulier lorsque l'arbre passe à travers l'enveloppe d'un carter, par exemple, un carter de pompe, qui contient de l'eau ou tout autre liquide ou gaz et dans lequel peut régner une pression supé-10 rieure à la pression atmosphérique. L'invention a pour but de maintenir une surpression correcte dans le récipient à lubrifiant. Suivant le principe de l'invention, ce but est atteint en utilisant le frottement de l'élément d'étanchéïté contre l'arbre en vue d'établir une pression dans le 15 récipient à lubrifiant. La principale caractéristique de construction de l'invention est que l'organe d'étanchéïté, qui est mobile sur l'arbre dans le sens axial ainsi que dans le sens périphérique ou tangentiel, est relié à une partie non rotative au moyen d'un manchon cylindrique ou conique espacé de l'arbre et composé d'une 20 matière mince et flexible qui n'est pas ou qui n'est que légèrement extensible, ce manchon étant susceptible de se tordre sur un angle important, tout en formant des plis obliques par rapport à la direction axiale et en étant raccourci axialement, de sorte que lorsque l'organe d'étanchéïté est mis en rotation, par suite du 25 frottement exercé contre l'arbre, il est obligé dè se déplacer axialement pour exercer une pression sur le lubrifiant enfermé dans le manchon. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressor-tiront de la descriptinn qui va suivre faite en regard du dessin 30 annexé et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation préférée du dispositif d'étanchéïté conforme à l!invention. Sur ce dessin, la Fig. unique illustre le dispositif d'étanchéïté, la moitié supérieure étant représentée en coupe axiale et 35 la moitié inférieure étant représentée en vue extérieure. Sur la Fig. unique, le numéro de référence 11 indique un arbre rotatif qui doit être isolé d'une paroi 13 au moyen d'un dispositif d'étanchéïté suivant l'invention, afin qu'aucun écoulement ne puisse se produire le long de l'arbre, mais que des gaz ou des 40 liquides d'une nature, d'une pression et d'une température diffé 70 02751 2 2029620 rentes soient retenus sur les côtés respectifs de la paroi. Par exemple, la paroi i3 peut appartenir à un carter de pompe rempli d'eau ou d'un autre liquide et éventuellement soumis à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Dans ce cas, l'arbre sert 5 à transférer la force d'entraînement à une roue mobile de la pompe placée dans le carter et fixée, par exemple, à l'extrémité libre de l'arbre, ce dernier tourillonnant dans des paliers (non représentés) placés à l'extérieur du carter. Dans certains cas, le dispositif d'étanchéïté peut avoir simplement pour objet d'empêcher des 10 particules de poussière ou de saleté de pénétrer au-delà de celui-ci dans l'espace formé de l'autre c6té de la paroi et d'atteindre les paliers ou un appareil fragile ou sensible placé dans cet endroit. Le dispositif d'étanchéïté représenté sur le dessin, qui est 15 destiné à assurer l'étanchéïté contre une surpression s'exerçant sur le c8té droit de la paroi 13, comprend trois éléments d'étanchéïté radiaux 15, 17 et 19 Qui sont mutuellement espacés axialement et qui sont du type consistant en une lèvre d'étanchéïté élastique de forme annulaire qui est pressée au moyen d'un ressort 20 hélicoïdal 20 qui 1'entoure, contre la face cylindrique de l'arbre, afin que la lèvre entoure complètement ce dernier pour assurer son étanchéïté. Les lèvres d'étanchéïté des éléments d'étanchéité 15, 17 sont dirigées vers l'intérieur vers le côté sous pression et sont donc mises en contact avec l'arbre par la différence de pres-25 sion établie entre leurs deux faces. La surpression s'exerçant sur le coté droit de la paroi 13 est répartie sur les deux éléments d'étanchéité, chacun de ceux-ci résistant simplement à la moitié de la surpression totale. Chacun des éléments d'étanchéité radiaux 15 s 17 est fixé à une bague externe 21, 23 et les deux bagues sont 30 vissées l'une sur l'autre et fixées à la paroi 13, de sorte qu'elles sont maintenues rigides et fixes ou non-rotatives. Le troisième élément radial 19 est placé à une certaine distance de l'élément étanche 17 afin de laisser un espace pour un récipient 25 à lubrifiant qui entoure complètement l'arbre 11, de 35 sorte qu'une partie de celui-ci tourne dans le lubrifiant, contenu dans le récipient. Le lubrifiant peut être amené dans le récipient 25 par 1'igte^mé^ia^re d'un raccord 27 et d'un passage 29 relié à celui-cij/à travers les bagues de retenue 21, 23 et sur lequel est placé un réducteur 31» 40 De même, l'élément d'étanchéité 19 est fixé à une bague de 70 02751 3 2029620 retenue externe 33, qui, toutefois, n'est pas fixe comme les autres bagues de retenue 21, 23> mais est légèrement mobile par rapport à ces dernières. La mobilité qui constitué une particularité de l'invention, est obtenue par la liaison de la bague de retenue 23 à 5 la bague de retenue 33 au moyen d'un mince manchon tubulaire cylindrique ou tuyau souple 35 Qui est facilemènt déformable. On fait glisser les extrémités opposées du manchon sur les bagues de retenue 23, 33 et on les fixe sur ces dernières par collage, fusion, bridage ou en y enroulant une bande ou un fil, ou d'une autre façon 10 appropriée quelconque. La partie centrale du manchon 35 n'est supportée d'aucun côté, mais est au contraire libre de prendre d'autres formes que la forme cylindrique initiale. Le manchon est constitué par une mince feuille tubulaire continue et venue de matière.» d'épaisseur uniforme, d'une matière non-métallique qui est facile à 15 cintrer, mais qui n'est pas ou faiblement extensible. En outre, la matière doit être souple et tenace, de façon qu'elle puisse résister à des pliages répétés. Parmi les matières plastiques actuelles, il existe un grand nombre de matières appropriées, par exemple le polyéthylène, le polyester, la résine de polyamide connue sous 20 le nom de "Nylon". Le manchon entoure l'arbre sur une grande distance, son diamètre étant au moins de 50 pour cent plus grand que celui de l'arbre. De préférence, sa longueur déformable libre est de 25 à 100 pour cent de son diamètre. Avec ces dimensions (qui ne sont pas une condition indispensable pour un fonctionnement correct) 25 on obtient un récipient à lubrifiant relativement grand qu'il n'est pas nécessaire de remplir souvent. Le manchon 35 forme une paroi externe du récipient, quand au reste, est limité par les deux côtés opposés des éléments d'étanchéité 17, 19 et leurs bagues de retenue 23, 33. La lèvre de l'élément d'étanchéité 19 venant en contact avec 30 l'arbre est dirigée dans le sens opposé à celui des deux autres lèvres, mais, comme celles-ci, vers l'intérieur du récipient à lubrifiant, de sorte qu'elle est appliquée avec une plus grande pression lorsqu'une surpression s'exerce dans le récipient à lubrifiant. De même, une telle surpression s'exerce axialement contre l'élément 35 d'étanchéité 19 et sa bague de retenue 33, en étirant ainsi le manchon dans le sens axial. Lorsque l'arbre es£ immobile, normalement, et a 1 exterieur la même pression s'exerce à i'intérieur/du manchon, parce que la pression externe est transférée dans ce dernier en raison de son manque de résistance à la déformation. Toutefois, lorsque le réci-40 pient à lubrifiant vient d'être rempli et qu'aucune quantité de 70 02751 4 2029620 lubrifiant n'a encore été dépensée, de sorte que le manchon est complètement étendu par ce dernier, la pression s'exerçant à l'intérieur du manchon peut s'élever même si l'arbre est immobile. Dès que l'arbre tourne, du fait de son contact à frottement 5 avec celui-ci, l'élément d'étanchéité 19 est influencé dans le sens de rotation et par suite de sa faible fixation, son mouvement de rotation est permis, le manchon étant soumis à une action de vissage ou de torsion qui provoque son raccourcissement, attendu que la matière du manchon n'est pas extensible. Ainsi, lç&ouvement péri-10 phérique de l'élément d'étanchéité est accompagné d'un déplacement axial dans le sens dirigé vers l'autre élément radial 17. Ainsi, le volume du récipient à lubrifiant est réduit et ce dernier est mis sous une certaine surpression. La surpression hydraulique opère une réaction sur les éléments 19, 33 et applique sur ceux-ci une 15 force dirigée dans le sens axial opposé, de sorte que le mouvement exécuté par l'élément d'étanchéité 19 est contrebalancé et ralenti. Ainsi, il se produit automatiquement un équilibre grâce auquel le lubrifiant est maintenu sous une certaine surpression. En raison de cette surpression, les particules étrangères sont empêchées de 20 pénétrer dans le récipient à lubrifiant et ce dernier peut à peine passer au-delà de l'élément d'étanchéité et uniquement vers l'extérieur. Toutefois, la consommation de lubrifiant est faible car habituellement, la surpression s'exerçant à l'intérieur du récipient à lubrifiant est maintenue basse et la lèvre d'étanchéité 25 19 est appliquée plus fermement lorsque la surpression s'élève dans le récipient. Au cas où il se produit une consommation de lubrifiant, l'élément radial 19 est mis davantage en rotation et le manchon se déforme de plus en plus. Celui-ci présente des plis s*étendant hélicoïdalement, composés de parties étirées en forme de ner-30 vures 37 et d'évidements intermédiaires en forme de rainures 39» En même temps, les bagues de retenue 23, 33 se rapprochent de plus en plus l'une de l'autre. Dans la position extrême, la bague de retenue 33 peut avoir été mise en rotation, par exemple, des 3/16 de la périphérie totale, c'est-à-dire, suivant un angle de 60 à 70 degrés 35 et s'être déplacée axialement si loin que les plis du manchon sont comprimés aontre la bague de retenue 23. De préférence, avant que cette position soit atteinte, un nouvel apport de lubrifiant doit être introduit dans le récipient 25, de sorte que l'élément 19 et sa bague de retenue 33 sont ramenés à droite et que le manchon 35 40 reprend sa forme cylindrique. Evidemment, dans un fonctionnement 70 02751 5 2029620 de longue durée, l'élément 19 se déplace le long de l'arbre suivant un mouvement de va-et-vient, ce qui entraîne une diminution du risque de formation de plis ou rainures d'usure dans sa surface . 5 Le dispositif d'étanchéité décrit peut être utilisé en vue de retenir le lubrifiant dans un palier et d'en empêcher l'entrée de particules. Un tel dispositif est obtenu si, dans la forme de réalisation représentée sur le dessin, un roulement à billes ou un autre palier est introduit à la place du joint étanche radial 10 17 et si la paroi 13 est remplacée par une chaise ou un support analogue. Bien entendu, la forme de réalisation décrite ci-dessus peut être modifiée quant à ses détails, sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, la lèvre de l'élément d'étanchéité 19 15 peut être dirigée dans le sens opposé à celui qui est représenté, ou cet élément peut être remplacé par un dispositif d'étanchéité d'un autre type quelconque. Il n'est pas nécessaire que le manchon 35 soit cylindrique, et peut, en particulier, être conique. 70 02751 6 2029620 REVENDICATIONS 1.- Dispositif destiné à assurer l'étanchéité d'un arbre rotatif, dans lequel un récipient à lubrifiant entourant ce dernier est limité dans au moins une direction axiale par un organe 5 d'étanchéité élastique pressé contre l'arbre et ayant de préférence la forme d'une lèvre annulaire, caractérisé en ce que l'organe •d'étanchéité (19), qui est mobile sur l'arbre dans le sens axial ainsi que dans le sens périphérique ou tangentiel, est relié à une partie non-rotative (23) au moyen d'un manchon cylindrique ou Xo conique (35) espacé de l'arbre et composé d'une matière mince et flexible qui n'est pas ou "n'est que peu extensible, le manchon étant susceptible de se tordre sur un angle important tout en formant des plis obliques par rapport à la direction axiale et en se comprimant axialement, de sorte que lorsque l'organe d'étanchéité 15 (19) est mis en rotation, par suite de son frottement contre l'arbre, il est obligé de se déplacer axialement de façon à exercer une pression sur le lubrifiant enfermé dans le manchon (35). 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon (35) a un diamètre d'au moins cinquante pour 20 cent plus grand que celui de l'arbre (11). 3.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la longueur déformable du manchon est comprise entre le diamètre et le quart du diamètre de ce dernier. 25 4.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le récipient à lubrifiant (25) est limité dans la direction axiale opposée par tin second organe d'étanchéité (17) de préférence sous la forme d'une lèvre élastique annulaire. 30 5.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'un palier d'arbre est dipposé entre les deux organes d'étanchéité.