Brevet FR2104941A1 — publié le 19720428

La présente invention est relative aux machines de coulée de tuyaux métalliques par centrifugation dans une coquille métallique refroidie par immersion dans une enveloppe d'eau et, d'une manière plus particulière, aux joints d'étanchéité de cette enveloppe d'eau, prévus entre une chemise rota-5 tive, solidaire de et coaxiale à la coquille, et les parois de couronnes externes fixes d'arrivée et de départ d'eau, solidaires du carter fixe de la machine. Dans le brevet français n° 995 993 sont décrits des joints d'étanchéité pour machine à centrifuger constitués par des segments de friction solidaires de diaphragmes interposés entre la chemise et le carter ou entre la chemise 10 et une couronne externe fixe d'entrée et de sortie d'eau. Chaque segment de friction ou d'étanchéité travaille par frottement contre la chemise. Il est soumis à une usure d'autant plus rapide qu'il est appliqué plus fortement contre la chemise par la pression de l'eau en circulation. Un tel frottement constitue par ailleurs un frein qui absorbe une cer-15 taine quantité d'énergie et oblige à accroître la puissance d'entraînement de la partie tournante et ce d'autant plus que la pression appliquée au joint ou segment d'étanchéité est plus élevée. L'invention a pour objet un joint d'étanchéité pour machine à couler des tuyaux métalliques par centrifugation dans une coquille rotative centrée 20 à l'intérieur d'une chemise ménageant avec cette coquille un espace annulaire empli d'eau, ce joint étant perfectionné en vue de réduire sensiblement la pression de son application sur la chemise rotative et par conséquent l'usure et l'effet de freinage. Ce joint d'étanchéité perfectionné du type qui comporte un diaphragme 25 solidaire du carter de la machine et d'un segment d'étanchéité frottant contre la chemise, le diaphragme et le segment limitant l'enveloppe d'eau, est caractérisé en ce que le diaphragme est perforé d'au moins un orifice qui débouche dans une chambre de compensation de pression située de l'autre côté du diaphragme par rapport à l'enveloppe d'eau. 30 Grâce à cet agencement, les pressions d'eau sont équilibrées de part et d'autre du diaphragme perforé puisque l'enveloppe d'eau communique avec la chambre de compensation par l'orifice du diaphragme. Il en résulte que le segment d'étanchéité est appliqué sur la chemise par un effort sensiblement inférieur à celui qui est appliqué dans la technique connue précitée à 35 diaphragme non perforé et où il n'y a par conséquent pas de compensation, 7032688 2 2104941 c'est-à-dire pas d'équilibre de pression de part et d'autre du diaphgrame. Selon un mode d'exécution, la chambre de compensation est délimitée par un second diaphragme non perforé, fixé d'une manière étanche sur la périphérie du diaphragme perforé et sur le segment d'étanchéité et prenant appui sur un plateau rigide fixé sur les bords périphériques des deux diaphragme s. Dtautres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple : - la Fig. 1 est une vue schématique en coupe d'une machine à centrifuger des tuyaux métalliques comportant plusieurs joints d'étanchéité suivant l'invention ; et - la Fig. 2 est une vue de détail à plus grande échelle de ces joints. On se référera d'abord à la Fig. 1 qui représente schématique ment et partiellement une machine à couler les tuyaux métalliques par centrifugation. Cette machine comporte, comme connu, un chariot se déplaçant en translation. Ce chariot comprend un carter 1 à l'intérieur duquel est montée une coquille rotative 2 de coulée par centrifugation, d'axe XX. Cette coquille est entourée d'une chemise 3 coaxiale qui en est solidaire en rotation. Cette chemise 3 ménage avec la coquille 2 un espace annulaire 4 pour une enveloppe d'eau de refroidissement. La coquille 2 et la chemise 3 sont entraînées en rotation par un moteur 5. L'eau de refroidissement de la coquille, fournie par un circuit extérieur d'alimentation, entre et sort aux extrémités du chariot par des tubulures 6. Ces tubulures sont reliées à ce circuit extérieur, traversent le carter 1 et débouchent dans l'une ou l'autre de deux couronnes annulaires fixes 7, concentriques à la chemise 3 et à la coquille 2 et de section méridienne en forme d'U. Ces couronnes 7 forment deux chambres annulaires 8 qui communiquent avec l'espace annulaire 4 par deux ouvertures 9 de la chemise 3, situées au droit des tubulures 6. Il est prévu entre chaque aile de chaque couronne fixe 7 et la chemise rotative 3 un joint suivant l'invention. La machine comporte donc quatre joints Jj, J^, J3, J4. Une telle machine est appelée "à carter sec" car l'espace compris entre le carter 1 et la chemise 3 est dépourvu d'eau entré les joints 7032683 3 2104941 et l'enveloppe d'eau étant limitée à l'espace annulaire 4 et aux chambres 8. Chaque joint d'étanchéité monté entre l'une des ailes de la couronne externe fixe 7, et une collerette 10 de frottement solidaire de la chemise 5 rotative 3 est constitué de la manière suivante (Fig. 2) : Sur l'une des ailes de la couronne extérieure 7 sont fixés successivement par leurs bords périphériques, en allant de la chambre annulaire 8 qui communique avec l'enveloppe d'eau 4 vers l'extérieur : - un premier diaphragme annulaire 11 perforé d'un orifice 12, 10 - un second diaphragme annulaire 13 non perforé, de préférence plus mince et plus souple, formant une sorte de poche, - et un plateau annulaire rigide 14 d'appui du second diaphragme 13. Les bords internes des deux diaphragmes annulaires 11 et 13 sont fixés à un segment d'étanchéité 15 en matériau de friction destiné à être 15 appliqué de manière étanche sur la collerette 10 de la chemise rotative 3. Les diaphragmes 11 et 13 peuvent être en une matière synthétique organique telle que du caoutchouc pur gomme. Le segment 15 peut être en une matière métallique de friction ou en une matière synthétique organique telle que le"celoron" 20 Comme on le voit, le second diaphragme 13 ménage avec le premier diaphragme 11 une chambre 16 dite de compensation, située par rapport à la chambre 8 de l'autre côté du diaphragme 11. Les chambres 8 et 16 communiquent par l'orifice 12. Le joint d'étanchéité est symétrique du joint d'étanchéité J^. A 25 l'autre extrémité de la machine, les joints et sont identiques aux joints J1 et J2- Le fonctionnement est le suivant : Lorsque l'eau arrive sous pression par l'une des tubulures 6, elle s'écoule par exemple dans le sens des flèches f^ dans la chambre annulaire 8 30 correspondante et dans l'espace annulaire 4 où elle forme une enveloppe 2 d'eau. Elle sort suivant la flèche f par l'autre chambre annulaire 8 et quitte la machine par la tubulure 6 de l'autre extrémité du chariot. Au droit de chaque joint d'étanchéité J43 l'eau traverse l'orifice 12 et emplit la chambre de compensation 16. Grâce au plateau rigide 14 d'appui 35 du second diaphragme 13, il s'établit dans la chambre 16 une pression égale 7032688 4 2104941 à celle qui règne dans la chambre 8 de sorte que le diaphragme 11 est équilibré. En d'autres termes, la pression dans la chambre 16 compense celle qui règne dans la chambre 8. Cette même pression d'eau s'exerce donc uniquement sur la surface 5 transversale s du segment d'étanchéité 15 qui est égale à sa surface de contact avec la collerette 10, sur laquelle naturellement frotte le segment d'étanchéité 15 lors de la rotation de la coquille 2 et de sa chemise 3. Pour bien comprendre la nouveauté et le progrès réalisé par cet agencement, il est rappelé que dans la technique connue il n'y a qu'un seul 10 diaphragme, aux lieu et place du diaphragme 11 mais non perforé ; il n'y a pas de second diaphragme 13 ni de chambre de compensation 16. Il est prévu un segment d'étanchéité tel que 15 fixé au bord interne du diaphragme unique. • Ce segment est donc, dans la technique connue, appliqué sur la collerette 10 par une force qui est le produit de la pression de l'eau par la surface trans-15 versale totale S de contact du diaphragme unique et du segment 15 avec l'eau. Comme la surface s est sensiblement inférieure à la surface S, l'effort d'application du segment d'étanchéité 15 sur la collerette 10 dans le joint suivant l'invention est sensiblement inférieur à celui de la technique connue. Il en résulte une réduction de l'usure tel que l'entretien se réduit au 20 remplacement annuel du segment d'étanchéité 15 alors qu'auparavant il fallait un remplacement trimestriel. En outre, la réduction de l'effet de freinage de la coquille 2 par frottement de chaque collerette 10 sur chaque segment 15 est tel que la puissance du moteur d'entraînement 5 est elle-même réduite dans une proportion 25 de 15%. Cette diminution du freinage de la coquille 2 permet aussi d'augmenter la cadence de production des tuyaux centrifugés car la mise en rotation au démarrage est plus rapide et la vitesse de rotation pour la centrifugation est plus rapidement atteinte. 30 En variante, l'invention peut être appliquée à une machine dite "à carter humide" c'est-à-dire dans laquelle l'enveloppe d'eau est étendue à tout l'espace annulaire compris entre la coquille 2 et le carter 1. Dans ce cas, il suffit de deux joints d'étanchéité tels que et entre le carter 1 et la coquille 2 ou bien entre le carter 1 et la chemise 3, aux extrémités de 35 la machine. 7032688 s 2104941 REVENDICATIONS 1 - Joint d'étanchéité pour machine à couler des tuyaux métalliques par centrifugation dans une coquille rotative centrée à l'intérieur d'une chemise ménageant avec la coquille un espace annulaire empli d'eau, ce joint, 5 du type qui comporte un diaphragme solidaire du carter de la machine et d'un segment d'étanchéité frottant contre la chemise, le diaphragme et le segment limitant l'enveloppe d'eau, étant caractérisé en ce que le diaphragme (11) est pourvu d'au moins un orifice (12) débouchant dans une chambre (16) de compensation de pression située de l'autre côté du diaphragme (11) par rap- 10 port à l'eau. 2 - Joint d'étanchéité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chambre (16) de compensation est délimitée par un second diaphragme (13) non perforé et fixé d'une manière étanche sur la périphérie du diaphragme (il) à orifice et sur le segment d'extrémité (15). 15 3 - Joint d'étanchéité suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le second diaphragme (13) est en forme de poche et prend appui sur un plateau annulaire rigide (14) fixé aux bords périphériques des deux diaphragmes (11 et 13). 4 - Joint d'étanchéité suivant l'une quelconque des revendications 2 20 et 3, caractérisé en ce que les bords périphériques des deux diaphragmes (11 et 13) sont fixés à une couronne extérieure (7) d'admission d'eau. 5 - Machine à couler des tuyaux métalliques par centrifugation du type à coquille rotative à enveloppe d'eau, et à chemise concentrique à cette coquille et tournant avec elle, caractérisée en ce qu'elle comporte à chaque 25 extrémité au moins un joint d'étanchéité suivant l'une quelconque des revendications précitées.