Brevet FR2141775A1 — publié le 19730126

Cette invention concerne des joints d'étanchéité tournants, et particulièrement, mais non exclusivement, des joints tournants propres à être utilisés sur les navires. On connait différents joints tournants qui empêchent liteau de mer de pénétrer à travers l'orifice ménagé pour l'arbre d'hélice dans l'étambot d'un navire. L'un des buts de la présente invention est de fournir un joint tournant perfectionné répondant particulièrement, mais non exclusivement, à cet objectif. Selon l'invention, le joint tournant comprend une paire de bagues d'étanchéité, une paire de portées annulaires formant sièges placées en vis-à-vis, les bagues et les portées pouvant tourner les unes par rapport aux autres, et des moyens pour presser étroitement en contact étanche les bagues et les portées. De préférence, les portées s'étendent en direction radiale sur les bords opposés d'une bague d'appui. - De préférence, il est prévu des organes de support pour les bagues d'étanchéité, montés coulissant dans le sens axial de manière à permettre un déplacement axial en réponse et pour accompagner le mouvement axial des portées formant sièges. De la sorte, des mouvements relatifs des organes qui doivent rester en contact étanche peuvent être réalisés. Dans une forme de réalisation particulière, une chambre collectrice contiguë aux portées formant sièges recueille le liquide fuyant le long des dites portées; cette chambre collectrice -possède un orifice d'écoulement pour évacuer le liquide hors de la chambre collectrice. Si le joint est utilisé pour séparer différents liquides (par exemple l'huile et l'eau de mer), il est ainsi possible de déceler la bague et la portée correspondante qui sont responsables de la fuite et d'y porter remède et, le cas échéant, d'augmenter la pression entre l'autre bague d'é- tanchéité et sa portée pour réduire tout risque de fuite ultérieure en cet endroit. Les bagues d'étanchéité peuvent être montées sur deux bagues support. Des ressorts agissant sur les bagues support peuvent être disposés pour presser les bagues d'étanchéité contre les portées formant sièges. De toutes manières, des éléments appliquant sur les bagues support une pression hydraulique sont de préférence prévus pour serrer étroitement les bagues d'étanchéité contre les portées formant sièges. Ainsi on peut prévoir sur un côté de chacune des bagues support une chambre sous pression hydraulique appliquant par voie hydraulique la bague d'étanchéité correspondante contre la portée conjuguée. La pression peut être règlée dans ces chambres de façon indépendante ou non. Pour utilisation sur un navire, il est préférable que les portées formant sièges se trouvent sur les faces opposées d'une bague d'appui conçue pour être solidement fixée au moyeu de l'hélice ou à l'arbre de couche du navire, les bagues d'étanchéité étant alors montées sur un support qui ne tourne pas et le joint servant à séparer de l'eau de la mer l'huile contenue dans les organes arrière du navire. Le support peut faire partie d'une cage de palier arrière. Avantageusement un joint manoeuvrable hydrauliquement ou mécaniquement, ou bien un joint gonflable,est utilisé pour fermer hermétiquement l'espace qui se trouve entre le moyeu de l'hélice et l'étambot du navire, par exemple lors de l'entretien ou du remplacement du joint tournant, et ce dernier peut alors être accessible depuis l'intérieur du navire pour son entretien ou son remplacement partiel ou total, s'il est nécessaire, le navire étant à flot. Ce qui suit est une description de formes de réalisation de l'invention, données à titre d'exemples non limitatifs avec référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 est une coupe de la partie supérieure d'un joint tournant disposé à l'arrière d'un navire; la figure 2 est une coupe de la partie inférieure d'un joint tournant semblable mais modifié, disposé également à l'arrière d'un navire. A la figure 1, l'arcasse 10 d'un navire comporte une ouverture ou lunette d'étambot Il qui reçoit la cage, généralement désignée par 12, d'un palier arrière dont le chapeau 1.3 s'étend dans la dite cage. La cage 12 est une version modifiée de la cage de palier arrière décrite dans le brevet britannique n" 1262271, et l'extrémité arrière de cette cage comporte une partie cylindrique 15 servant de support à la partie fixe du joint tournant décrit ci-après. Le joint tournant comporte une partie rotative sous la forme d'une bague d'appui annulaire -16 boulonnée sur le moyeu 17 d'hélice et appliquée de façon étanche contre ce moyeu 17 grâce à un joint annulaire élastique 18. Les faces opposées de la bague d'appui 16 comportent des portées annulaires 20 formant siège contre lesquelles des bagues d'étanchéité 21 sont appliquées en contact étanche suivant des surfaces annulaires planes perpendiculaires à l'axe du moyeu de l'hélice. Les bagues d'étanchéité 21 sont montées de façon étanche grâce à des joints annulaires élastiques, sur des bagues support 22 et 23 qui sont axialement espacées et sollicitées l'une vers l'autre par un ressort 25 travaillant à la compression de mani ère à appliquer les bagues d'étanchéité 21 contre les portées 20. Des goujons portés par les bagues 22 et 23 s'engagent dans des alésages borgnes ménagés dans les bagues d'étanchéité 21 pour empêcher la rotation des bagues l'une par rapport à l'autre. L'une des extrémités du ressort 25, qui est l'un d'une pluralité de ressorts répartis autour du joint tournant,prend appui contre une rondelle élastique de retenue 26 immobilisée au bout d'une tige filetée 27 qui passe librement à travers la bague support 23 et est assemblée par vissage avec la bague support 22.L'autre extrémité de chaque ressort 25 prend appui contre une rondelle appuyée contre la bague 23 et un joint annulaire élastique est prévu entre chaque tige filetée 27 et la bague 23. La forme des bagues support 22 et 23 et des bagues d'étanchéité 21 est conçue de manière à réaliser autour du pour tour intérieur de la bague d'appui 16 une chambre annulaire 29 collectrice de liquide dont la destination est décrite ci-après. Les bagues support 22 et 23 coulissent axialement le long de la partie cylindrique 15 en réponse au mouvement axial de la bague d'appui 16, provoqué, lorsque le joint est en service, soit par la dilatation thermique de l'arbre d'hélice (non représenté), soit par d'autres effets. Chacune des bagues support 22 et 23 est maintenue en contact étroit avec la surface externe de la partie cylindrique 15 par un joint annulaire élastique 30, et un intervalle annulaire 31 compris entre les deux bagues support 22 et 23 met en communication la chambre 29 avec un conduit d'évacuation 32 ménagé dans la partie cylindrique 15 et relié à une canalisation de sortie (non représentée). En variante, le conduit 32 peut communiquer avec un autre conduit (non représenté) s'étendant à l'intérieur et le long de la paroi de la partie cylindrique 15. La partie cylindrique 15 est reliée par une cloison radiale 34 à une autre partie cylindrique 35, et les parties cylindriques 15 et 35 et la cloison radiale 34 délimitent sur un côté de la bague support 23 une chambre annulaire 36 sous pression hydraulique. Un tube 37 d'alimentation en huile amène de l'hui- le sous pression dans la chambre de pression 36 afin de pousser la bague support, vers la gauche, en regardant la figure 1, et ainsi appliquer la bague d'étanchéité de droite 21 contre la portée formant siège 20 correspondante située sur la bague d'appui 16. Des goujons 39 de guidage et de maintien sont fixés à la cloison radiale 34 et s'engagent dans des alésages borgnes ménagés dans la bague support 23, pour maintenir et guider cette dernière au cours de ses mouvements axiaux par rapport à la partie cylindrique 15 et pour empêcher la rotation des bagues 22 et 23. Un joint étanche 40 est disposé entre la partie cylindrique 35 et la bague support 23. Un joint d'entretien gonflable 42 est disposé dans l'arcasse 10 pour fermer hermétiquement l'espace entre l'arcasse 10 et le moyeu 17 de l'hélice afin de permettre d'accéder au joint tournant lorsque le navire est à flot, ainsi qu'il est décrit ciaprès de façon plus détaillée. Au lieu du joint gonflable, on peut utiliser un joint d'entretien actionné mécaniquement ou hydrauliquement. Dans la forme de réalisation de l'invention représentée à la figure 2, les éléments qui sont les mêmes que ceux qui ont été décrits ci-avant, portent les mêmes numéros de référence. Dans cette forme de réalisation, l'eau ou l'huile fuyant dans la chambre collectrice 29 s'écoule par un conduit d'évacuation 50 qui part de la cloison extérieure radiale de la chambre 29 et communique par le canal 51 d'un tube 52 avec une canalisation de sortie 53.Cette modification présente l'avantage que, dans le cas où il ne se produit qu'une faible fuite,le liquide de fuite qui est projeté radialement dans la chambre collectrice 29 par la force centrifuge peut s'écouler par le conduit d'évacuation 50. I1 n'est donc pas nécessaire, -comme dans la forme de réalisation précédemment décrite, que la quantité de liquide s'écoulant dans la chambre collectrice 29 soit suffisante pour remplir partiellement cette chambre, l'intervalle 31 et Ie conduit 32, avant que la fuite puisse être détectée. Le tube 52 remplace le goujon 39 et guide la bague support 23 durant son mouvement axial tout en empêchant également la dite bague support 23 de tourner. La construction du tube 52 indiquée sur le dessin peut être modifiée, par exemple pour lui conférer une plus grande résistance mécanique, et l'alésage pratiqué dans la bague support 23 qui reçoit le tube 52 peut être modifié; par exemple, son embouchure peut être évasée en forme de cône pour faciliter l'insertion du tube 52 lors de l'assem- blage du joint tournant. Dans les formes de réalisation de l'invention décrites ciavant, une fois que le joint est en service, l'eau de mer peut pénétrer dans un espace 43 situé entre l'arcasse 10, la cage 12 de palier, le joint tournant et le moyeu 17 de l'hélice, et l'huile pour le graissage du palier arrière se trouve dans une chambre 44 de l'autre côté du joint tournant et exerce une pression sur la bague 22 qui pousse la bague d'étanchéité 21 adjacente contre la bague d'appui 16. Une fois que le navire est à flot, si le joint constitué par l'une des bagues d'étanchéité 21 et la portée formant siège correspondante se révèle défectueux, on peut, en déterminant la nature du liquide qui s'écoule hors de la chambre collectrice 29, savoir avec certitude, selon qu'il stagit d'eau de mer ou d'huile, lequel des joints entre les bagues 21 et les portées 20 s'est révélé défectueux. Les bagues support 22 et 23 peuvent coulisser dans le sens de l'axe le long de la partie cylindrique 15 en réponse au déplacement axial de la bague d'appui 16 provoqué par la dilatation thermique de l'arbre de l'hélice. Les pressions qui appliquent les bagues d'étanchéité 21 contre les portées 20 formant sièges ne sont pas affectées par ce mouvement axial. De plus, ces pressions peuvent être réglées par le règlage des pressions dans la chambre 44 et dans la chambre sous pression hydraulique 36. Ce réglage est avantageux, par exemple pour compenser l'usure ou lorsqu'il se produit des variations de la pression de l'eau de mer dans l'espace 43 à la suite d'une modification de la profondeur d'immersion du joint tournant, par exemple lors du chargemment ou du déchargement de la cargaison, ou lorsque le navire tangue.Dans ce but, il est possible de déterminer la pression de l'eau de mer et de règler en conséquence les pressions d'huile le dans la chambre 44 et la chambre sous pression 36. Si le joint entre l'une des bagues d'étanchéité 21 et la portée correspondante 20 se révèle défectueux, on peut augmenter la pression de l'autre bague d'étanchéité pour empêcher la pénétration d'eau de mer ou l'écoulement d'huile dans la mer. Si les ressorts 25 se révèlent défectueux, on peut augmenter la pression dans la chambre de pression 36 pour compenser la défaillance des ressorts. Si le joint nécessite des soins d'entretien ou doit être remplacé alors que le navire est à flot, le joint d'entretien 42 est d'abord actionné pour fermer hermétiquement l'espace entre l'arcasse 10 et le moyeu 17 de l'hélice, puis le chapeau 13 de palier est retiré vers l'intérieur du navire de manière connue. Le joint est alors accessible de l'intérieur du navire. Les éléments constituants du joint sont fendus radialement pour permettre leur enlèvement. De l'huile sous pression peut être introduite dans la chambre 36 pour maintenir le joint lorsque l'huile de la chambre 44 est retirée. Le joint tournant décrit ci-dessus résiste aux variations de pression de liteau de mer dans l'espace 43, provoquées par exemple par le tangage ou le chargement du navire, étant donné que la bague d'appui 16, les bagues d'étanchéité 21 et les bagues support 22 et 23 sont disposées de maniere à résister aux pressions radiales exercées par l'eau de mer. L'un des problèmes rencontrés par les joints arrière est celui de l'introduction possible de sable,de vase ou d'autres impuretés entre l'arcasse et le joint. Pour y remédier, il est prévu un tube (non représenté) à travers lequel de l'eau peut être pompée pour balayer l'espace 43 lorsque le navire est à flot. REVENDICATIONS 1) Joint d'étanchéité tournant, caractérisé en ce qu'il comporte une paire de bagues d'étanchéité, une paire de portées annulaires conjuguées formant sièges placées en vis-à-vis, les bagues et les portées pouvant tourner les unes par rapport aux autres, et des moyens pour presser étroitement en contact étanche les bagues et les portées. 2) Joint tournant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les portées formant sièges s'étendent en direction radiale sur les faces opposées d'une bague d'appui. 3) Joint tournant selon l'une des revendications 1 et 2, cars; térisé en ce que des organes coulissant axialement supportent les bagues d'étanchéité de manière à permettre un déplacement axial répondant et accompagnant un mouvement axial des portées formant sièges. 4) Joint tournant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une chambre collectrice con tiguë aux portées formant sièges recueille le liquide fuyant le long des dites portées, cette chambre collectrice ayant un orifice d'écoulement pour évacuer le liquide hors de la chambre collectrice. 5) Joint tournant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bagues d'étanchéité sont montées sur deux bagues support. 6) Joint tournant selon la revendication 5, caractérisé en ce que des ressorts agissent sur les bagues support pour presser les bagues d'étanchéité contre les portées formant sièges. 7) Joint tournant selon l'une des revendications 5 et 6, caraCtérisé en ce que des moyens exercent par voie hydraulique, sur les bagues support, la pression nécessaire pour appliquer de manière étanche les bagues d'étanchéité contre les portées formant sièges. 8) Joint tournant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les portées formant sièges se trouvent sur les côtés opposés d'une bague d'appui conçue pour être fixée au moyeu d'une hélice ou à l'arbre de couche d'un navire, les bagues d'étanchéité étant montées sur un support non tournant et le joint servant à séparer de l'eau de mer l'huile contenue dans les organes arrière du navire. 9) Joint tournant selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dit support fait partie d'une cage de palier arrière. 10) Navire possédant un joint tournant selon l'une quelconque des revendications précédentes, placé entre son arcasse et l'ar- bre de l'hélice.