Brevet FR2017446A1 — publié le 19700522

L'invention relève du secteur des appareils hydrauliques' et -elle concerne plus particulièrement un organe d'étanchéité pour un axe traversant un élément de construction, l'axe et l'élément de construction pouvant pivoter l'un par rapport à l'autre; cet organe comporte une sur-5 face d'étanchéité qui coopère avec une surface de l'axe ou de l'élément de construction, cette surface d'étanchéité présentant des rainures peu profonde. ' . . , „ Dans un dispositif d'étenchéité connu, on trouve, par exemple, un manchon fixe dans la surface intérieure cylindrique duquel est prati-10 quée une configuration de rainures hélicoïdales de faible profondeur.. Etant donné la position inclinée de ces rainures (angle de -pas) l'axe forme, lorsqu'il tourne, avic les rainures et un fluide visqueux (par-ex—' emple un lubrifiant) une pompe hydrodynamique; le calcul d'une telle pompe est connu, notamment par la théorie des paliers à rainure en spirale. Ce 15 dispositif d'étanchéité connu présente l'inconvénient de ne convenir que pour un sens' de rotation de 1raxe. Si l'ax® tourne'dans l'autre sens, le fluide visqueux est pompé hors de l'enceinte dans laquelle il doit justement rester. Il est également connu d'utiliser des organes d'étanchéité 20 annulaires en caoutchouc ou en une substance ressemblant au caoutchouc ; ces organes sont fixés dans•un manchon et ils comportent -une lèvre qui . appuie contre l'axe même. Ces organes d'étanchéité présentent un inconvénients ils peuvent provoquer d'assez grandes pertes par frottement. L'invention a pour "but de fournir un organe d'étanchéité qui 25 fonctionne "bien, qui est indépendant du sens de rotation et qui ne provoque de faibles pertes par frottement. A cet effet,'1'organe d'étanchéité conforme à l'invention est constitué par deux parties annulaires relativement rigides dont les centres sont situés sur l'axe géométrique de.l'organe d'étanchéité et entre lesquelles se trouve un anneau sensible à la 30 torsion, alors que dans la surface, d'étanchéité de cet anneau sont prévues des rainures peu profondes, réparties régulièrement, dont la direction coïncide avec celle de la droite d'intersection entre là surface d'étanchéité et des plans passant par l'axe géométrique de l'organe d'étanchéité, tandis que l'une des parties annulaires relativement rigides 35 est conçue sous la forme d'élément de fixation de l'organe d'étanchéité, l'autre partie annulaire relativement rigide ayant une certaine liberté de mouvement par rapport audit élément de fixation. Lorsque l'axe tourne dans un sens, la partie annulaire mobile a tendance à être entraînée dans le sens de rotation de l'axe, par suite 40 du frottement qui se produit dans le lubrifiant par suite de la viscosité, 69 30207 2 2017446 celui-ci cherchant à s'échapper par l'organe d'étanchéité. Cette partie annulaire peut trouver dans une certaine mesure, grâce â la présence de l'anneau légèrement sensible à la torsion. La partie annulaire mobile subit, par rapport â l'anneau de fixation, un déplacement angulaire de, par 5 exemple, quelques degrés. De ce fait, les rainures pratiquées dans l'anneau résistant relativement peu â la torsion forment un angle de, par exemple, 5 à 10° par rapport à leur position au repos. Il se forme ainsi un organe'd'étanchéité à rainure à spirale et le lubrifiant visqueux qui veut s'échapper de l'organe d'étanchéité est pompé et renvoyé à l'inté-10 rieur. Lorsque l'axe tourne dans le sens opposé, la partie annulaire mo-bile est de nouveau entraînée et les rainures précitées forment un angle par rapport â leur position au repos, de sorte que le lubrifiant visqueux qui veut s'échapper de l'organe d'étanchéité, est pompé vers l'intérieur. L'organe d'ét&nh£ité s'ajuste donc automatiquement de sorte qu'il ne peut 15 se produire aucune fuite, quel que soit le sens de rotation de l'axe. Suivant une forme de réalisation particulière de l'invention, la surface d'étanchéité est cylindrique et les rainures d'étanchéité sont parallèles à l'axe géométrique de l'organe d'étanchéité. Suivant une autre forme cle réalisation de l'invention, la sur-20 face d'étanchéité est plane et les rainures d'étanchéité sont perpendiculaires â l'axe géométrique de l'organe d'étanchéité. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. 25 La flg. 1 est une coupe d'un palier traversé par un axe. A chaque extrémité de ce palier se trouve un organe d'étanchéité conforme à l'invention. Les figures 2 et 3 sont des coupes d'organes d'étanchéitésconformes à l'invention. 50 Les figures 4 et 5 représentent respectivement en coupe et en plan, une autre forme de réalisation de l'invention. La fig. 1 montre la façon dont 1'étanchéité est assurée entre un axe (l)- et un coussinet (2). A chaque extrémité du coussinet (2) se trouve un couvercle (3) traversé par l'axe (1). A chacun de ces couvercles 35 (3) est fixé un organe d'étanchéité (4)- L'espace (5) entre chaque couvercle (3) et le coussinet (2) est rempli d'un lubrifiant visqueux, par exemple de l'huile ou de la graisse. Les organes d'étanchéité (4) sont représentés en coupe'sur les figures 2 ét 3* Us sont constitués par une substance présentant un module d'élasticité faible par rapport â l'acier; 40 ils sont par exemple en caoutchouc ou en une matière élastique ressemblant BAD ORIGINAL 69 30207 3 2017446 au caoutchouc. Cet organe d'étanchéité comporte des parties, annulaires (6) et (7) et un anneau (8). Les parties annulaires (6) et (7) sont, par exemple par leur forme, relativement rigides, l'anneau (8) est relativement mince; de ce fait il est souple et peut être facilement tordu. La 5 surface d'étanchéité (9) a, dans cet exemple de réalisation, pour les trois parties annulaires (6), (7) et (8), un même diamètre intérieur. Dans cette surface d'étanchéité, on a pratiqué, dans les parties annulai- -res (7) et (8), des rainures (10) dont la profondeur est, par exemple, de 10 â 25 microns. Lorsque l'organe d'étanchéité (4) est au repos, les rai-10 nures sont dirigées axialement et sont régulièrement réparties sur la surface (9)» 3)e préférence, la largeur des rainures (10) est égale à l'écart entre deux rainures consécutives. Lorsque l'axe représenté sur la fig. 1 tourne par rapport au coussinet (2) dans le sens des aiguilles d'une montre, vu â ^partir de 15 l'extrémité de droite du palier- de la fig. 1, l'anneau (7)» est soumis à un couple de rotation dans le sens de rotation de l'axe, par suite de la friction engendrée dans le lubrifiant visqueux qui a tendance à s'échapper du palier, entre l'organe d'étanchéité et l'axe. La partie annulaire (7) subit un léger déplacement angulaire par rapport à l'anneau de fixation 20 (6), ce qui est possible grâce à la présence de l'anneau souple (8). Les rainures d'étanchéité ( 10) pratiquées dans l'anneau (8) qui, au départ,, sont dirigées axialement, prennent alors une position telle qu'elles forment un angle avec leur axe longitudinal comme le montre la fig. 2. L'axe en rotation forme, avec la surface d'étanchéité dont les rainures forment 25 un angle avec l'axe géométrique de l'arbre, une pompe â viscosité, qui renvoie dans l'enceinte (5), le lubrifiant qui veut s'échapper. Lorsque l'arbre tourne dans l'autre sens, la partie annulaire (7) est également entraînée, cette fois dans l'autre sens. Les rainures pratiquées dans l'anneau (8) forment avec l'axe un angle tel que représenté sur la fig. 3« 30 Le lubrifiant visqueux est de nouveau renvoyé dans l'enceinte (5) par suite de l'effet de pompage. L'organe d'étanchéité conforme à l'invention fait donc en sorte, indépendamment du sens de rotation de l'arbre, que le lubrifiant visqueux ne peut s'échapper du palier. Il faut remarquer que l'organe d'étanchéité (4) doit être monté correctement.sur le palier. Il 35 est clair que la pompe constituée par l'arbre (1) et l'organe d'étanchéité (4) présente toujours un effet de pompage dans un sens allant de l'anneau (8) â l'anneau mobile (7)» Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 1 à 3, les rainures sont pratiquées dans les parties (7) et (8). Il est évi-40 dent que si l'on veut obtenir un bon fonctionnement, l'anneau (8) doit, 69 30207 4 2017446 en tout cas, être muni de rainures. De préférence, les rainur-es ne s'étendent pas jusqu'au bord extérieur de l'anneau (8) et de l'anneau (6). Il eriste alors des parties non munie? 'de rainures qui font en sorte que le lubrifiant ne s'échappe pas du palier lorsque l'srbe est immobile. Cn 5 peut éventuellement placer, autour de l'anneau (7), un ressort (11) (fig. 1), de manière â obtenir une bonne étanchéité lorsque l'arbre est immobile. Les figures 4 et 5 représentent un organe d'étanchéité convenant pour former un joint entre une surface plane (2), par exemple, un 10 coussinet (13) et un arbre '12). L'organe d'étanchéité comporte une surface d'étanchéité plane (15) munie de rainures pratiquées au moins dans une partie annulaire (16) légèrement sensible à la torsion. La partie annulaire mobile est désignée par la référence (17)» l'anneau de fixation (18) est monté à l'arbre. Le fonctionnement de cet organe d'étanchéité 15 est en principe le même que celui décrit en regard des figures 1 à 3. Lorsque l'arbre (12) ou le coussinet (13) tourne, l'anneau (17) subit un léger déplacement angulaire par rapport à l'anneau (18). Les rainures (14) pratiquées dans la partie (16) résistant peu â la torsion, forment un angle avec la direction qu'elles ont au repos. Les surfaces planes du 20 coussinet (13) et de l'organe d'étanchéité, mobiles l'une par rapport à l'autre, forment par suite de la présence des rainures inclinées, une pompe hydraulique qui renvoie,dans le sens de l'axe géométrique de l'arbre (12), le lubrifiant tendant à s'échapper. Comme le'montre la fig. 5» les rainures (14) de cette forme de réalisation sont placées radialement, 25 lorsque l'arbre est immobile. BAD ORIGINAL '69 30207 5 2017446 REVSKDICATIOIJSi 1. Organe d'étanchéité pour un axe traversant un élément de cons truction, l'axe et l'élément de construction pouvant pivoter l'un par rapport â l'autre; cet organe comporte une surface d'étanchéité qui coopère 5 avec une surface de l'axe ou de l'élément de construction, cette surface d'étanchéité présentant des rainures peu profondes, cet organe d'étanchéité étant caractérisé en ce qu'il est constitué par deux parties annulaires relativement rigides dont les centres sont situés sur l'axe géométrique de l'organe d'étanchéité et entre lesquelles se trouve un anneau 10 sensible â la torsion, alors que dans la surface d'étanchéité de cet anneau sont prévues des rainures peu profondes, réparties régulièrement, dont la direction coïndide avec celle de la droite d'intersection entre la surface d'étanchéité et des plans passant par l'axe géométrique de l'organe d'étanchéité, tandis que l'une des parties annulaires relative-15 ment rigides est conçue sous la forme d'élément de fixation de l'organe d'étanchéité, l'autre partie annulaire relativement rigide ayant une certaine liberté de mouvement par rapport audit élément de fixation. 2» Organe d'étanchéité selon la fevendication 1, caractérisé en ce que la surface d'étanchéité est cylindrique et les rainures d*étan-20 chéité sont parallèles â l'axe géométrique de l'organe d'étanch£èii£ 3. Organe d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface d'étanchéité est plane et les rainures d1étanchéité sont perpendiculaires à l'axe géométrique de l'organe d'étanchéité. BAD ORIGINAL