Brevet FR2140055A1 — publié le 19730112

La présente invention concerne un joint d'étanchéité à anneau de glissement, comprenant un anneau de glissement fixe en charbon synthétique et un contre-anneau tournant en acier, et dans lequel l'anneau de glissement est pressé axialement contre le contre-anneau par un anneauressort. Un tel joint est connu (brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 3.191.945). I1 comprend un ressort ondulé pour produire l'application axiale de l'anneau en charbon contre le contre-anneau Un tel ressort a czendant l'inconvénient qu'il présente une caractéristique élastique linéaire. I1 en résulte une diminution régulière de la force produite par un ressort, au fur et à mesure que celui-ci s'use. Cette diminution de la force du ressort constitue un gros inconvénient car il nécessite l'ajustement des forces agissant sur les éléments assurant l'étanchéité. Le but de l'invention est d'éviter cet inconvénient et de créer un joint d'étanchéité à anneau de glissement du type mentionné au début, mais dans lequel les forces exercées sur les éléments d'étanchéité restent constantes dans une importante plage d'usure du joint. L'invention vise en outre à réaliser un joint de traversée d'arbre d'une très faible longueur afin que les organes d'entratnement puissent etre disposés aussi près que possible du palier de l'arbre. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu par le fait que l'anneau-ressort est un anneau-ressort à couronne dont la partie annulaire située à l'extérieur est appliquée sans possibilité de déplacement contre un couvercle recevant le joint, et dont la partie intérieure en forme de couronne est reliée à l'anneau de glissement par un assemblage comprenant au soins une nervure sur cet anneau de glissement. Vautres caractéristiques et avantages de l'invention ressortirlnt plus clairement de la description qui va suivre, donnée uniquement titre d'exemple non limitatif, ainsi que des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe axiale partielle d'un joint anneau de glissement suivant l'invention ; - la figure 2 est une coupe axiale du ressort à couronne incorporé dans le joint représenté sur la figure 1 - la figure 3 représente la caractéristique élastique du ressort & couronne ; et - la figure 4 montre, par une coupe longitudinale, le montage d'un joint d'étanchéité à anneau de glissement suivant l'invention dans une pompe. La figure 4 est une coupe longitudinale complète d'un corps d pompe 1 dont une partie désignée par 30 présente un alésage 2 qui est traversé par un bout d'arbre 3 d'un arbre d'entratnement 4. L'extrémité de ce bout d'arbre 3 fait saillie à l'extérieur. D'un côté, l'arbre d'entuat nement 4 est monté en rotation au moyen d'un roulement à billes 5, comprend une bague intérieure 6 montée sur le bout d'arbre 3 (figure 1) et une bague extérieure 6' qui est emmanchée dans l'alésage 2 et appliquée contre un épaulement 7.La bague extérieure 6' est maintenue contre cet épaulement par un prolongement tubulaire 8 d'un couvercle 9 qui est retenu dans l'alésage 2 au moyen d'un anneau de retenue 10 et est étanché dans cet alésage 2 par un joint torique 11. Dans sa partie appliquée contre la bague extérieure 6' du roulement à billes 5, le prolongement tubulaire 8 présente plusieurs évidements 12 qui constituent une communication entre l'espace dans lequel tournent les billes 5' du roulement 5 et une rainure longitudinale 13 ménagée axialement dans l'alésage 2 et menant à un perçage 14 pour le retour d'huile. Le couvercle 9 présente un logement sous la forme d'une fraisure étagée 15 pour la réception des différentes parties d'un joint d'étanchéité i à anneau de glissement. Ce joint comprend un anneau de glissement 17. en char; synthétique et un contre-anneau 18 en alliage d'acier. Ce contre-anneau 18 est disposé sur le bout d'arbre 3, appliqué contre la bague intérieure 6 du roulement à billes i, et muni d'un joint torique 19 disposé dans une gorge et assurant l'étanchéité de la zone située entre le bout d'arbre 3 et la bague intérieure 6. La face plane 20 du contre-anneau, située à l'opposé du roulement à billes 5, ainsi que la face plane 21 de l'anneau de glissement 17, appliquée contre la face plane 20, sont usinées avec une grande précision. La face de l'anneau de glissement 17 située à îTopposé de sa fate porte plusieurs nervures 22 s'étendant axialement et radialement. Ces nerv 22 sont engagées dans les dents dirigées vers l'intérieur d'un ressort à couronne 23 dont le bord extérieur 24 est appliqué contre uno rondelle-entr* Gracie au contact linéaire sur toute la périphérie entre le bord extérieur 24 du ressort à couronne 23 et la rondelle-entretoise 25, le ressort est retenu suffisamment pour qu'il ne puisse pas tourner le ressort à couronne 23 est donc immobile par rapport au couvercle 9. Grâce à la présence des rainures 22, le ressort à couronne 23 immobilise l'anneau de glissement 17, tandis que le contre-anneau 18 tourne avec l'arbre 4. Comne représenté sur la figure 2, le ressort à couronne 23 a un grand diamètre D et un petit diamètre d, Son épaisseur est indiquée par S et son angle de conicité par cc. Grâce au choix approprié de D, d et S, on peut réaliser un ressort dont la caractéristique élastique correspond à celle représentée sur la figure 3. Cette figure fait clairement ressortir que la force du ressort à couronne 23 reste pratiquement constante sur une plage d'usure désignée par V allant du point fl au point f2 de la course f du ressort. Gracie à cette constance de la force produite par le ressort, les forces agissant sur les éléments d'étanchéité ne changent pratiquement pas. La rondelle-entretoise 25 permet facilement d'ajuster la force F du ressort à la valeur nécessaire et elle retient en outre le joint torique 28 dans la gorge 27 du couvercle. Une telle réalisation est particulièrement avantageuse lorsque le joint à anneau de glissement est utilisé pour étancher le corps d'une pompe qui doit être vidée- en meme temps que le circuit dans lequel elle est montée - avant la mise en service de l'installation, comme cela est le cas par exemple pour les pompes des installations frigorifiques avant le remplissage avec du fréon. Pendant cette opération, la rondelle 25retient le joint torique 28 convenablement dans la gorge 27 contre l'effet de l'aspiration. De plus, la dimension axiale du joint à anneau de glissement suivant l'invention est si faible, donc si favorable, qu'au lieu de le monter dans le corps 1, il peut être incorporé directement dans la partie de corps 30 réalisée comme un flasque d'un embrayage électromagnétique 31 qui est seuEment représenté en partie, sans que cela entraine l'augmentation des dimensions de cet embrayage 31, comme cela ressort de la figure 4. En d'autres termes, la longueur totale du joint correspond à la somme des épaisseurs du contre-anneau, de l'anneau de glissement, du ressort, de la rondelle-entretoise, du joint torique et du bord de couvercle, épaisseurs qui sont toutes maintenues à une valeur minimale. La force élastique du ressort à couronne 23, la sollicitation produite de l'intérieur par la pression p ainsi que les diamètres utiles des différentes parties du joint à anneau de glissement déterminent les forces agissant sur les éléments assurant l'étanchéité, et ces forces restent toujours les mêmes. Pour mieux faire ressortir cette particularité très avantageuse, le diamètre extérieur utile des faces planes 20 et 21 est désigné sur la figure 1 par Da, le diamètre intérieur par Di, et le diamètre du prolongement tubulaire 29 de l'anneau de glissement 17 par Dm. Par une détermination appropriée de ces diamètres Da, Di et Dm, les surfaces d'étanchéité correspondantes sont adaptées les unes aux autres, de manière à obtenir un compromis favorable entre une perte minimale par fuite - une légère fuite est nécessaire pour la lubrification de la zone d'étanchéité entre les faces planes 20 et 21 - et l'usure de l'anneau de glissement 17. Comme représenté dans la moitié supérieure de la figure 1, le contre-anneau 18 est pressé contre la bague intérieure 6 du roulement à billes 5 par un moyeu 32 d'un élément d'entrainement 33 calé sur le bout d'arbre 3. I1 est cependant également possible, comme le montre la moitié inférieure de la figure 1, d'appliquer le contre-anneau 18 contre la bague intérieure 6 du roulement à billes au moyen d'une douille fendue et élastique 34. Une telle douille est avantageuse lorsque le bout d'arbre 3 est conique puisqu'elle assure la rotation dans un plan exactement perpendiculaire à l'axe Les espaces vides du roulement 5 et du joint d'étanchéité à anneau de glissement sont traversés par un courant d'huile de fuite qui est acheminée vers le côté aspiration de la pompe à travers les évidements 12, la rainure 13 et le canal 14. Le roulement eql'anneau de glissement sont donc suffisamment lubrifiés par une circulation d'huile permanente. REVENDICATIONS 1. Joint d'étanchéité à anneau de glissement comprenant un anneau de glissement fixe en charbon synthétique et un contre-anneau tournant en acier, et dans lequel l'anneau de glissement est pressé axialement contre le contre-anneau par un anneau-ressort, caractérisé par le fat que l'anneauressort est un anneau-ressort à couronne dont la partie annulaire située à l'extérieur est appliquée sans possibilité de déplacement contre un couvercl recevant le joint, et dont la partie intérieure en forme de couronne est reliée à l'anneau de glissement par un assemblage comprenant au moins une nervure sur cet anneau de glissement. 2. Joint d'étanchéité à anneau de glissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie annulaire extérieure de l'anneau-ressort à couronne est appliquée, avec interposition d'une rondelle-entretoise, contre un fond de fraisure du couvercle, et en ce que la rondelle-entretoise assure le maintien en place, dans une gorge du couvercle, d'un joint torique appliqué de façon étanche contre un appendice tubulaire de l'anneau de glissement. 3. Joint d'étanchéité à anneau de glissement selon la revendicatinn , caractérisé en ce que le contre-anneau est appliqué, avec interposition d'un joint torique, contre une bague - tournant avec l'arbre - d'un palier à roulement, et en ce que la bague fixe de ce palier est en contact avec un prolongement du couvercle. 4. Joint d'étanchéité à anneau de glissement selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le couvercle est maintenu dans un alésage du corps de l'appareil au moyen d'un anneau de retenue, et en ce que ce couvercle est etanché dans cet alésage par un joint torique. 5. Joint d'étanchéité à anneau de glissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, carac*isé en ce qu'une douille élastique agissant axialement sur le contre-anneau est disposée dans l'anneau de glissement. 6. Joint d'étanchéité à anneau de glissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est monté dans le flasque d'un embrayage électromagnétique.