Brevet FR2261465A1 — publié le 19750912

L'invention est relative aux garnitures d'étanchéité axiale pour arbres tournants, notamment dans les pompes, comportant un premier élément solidarisé en rotation et axialement à l'arbre, un second élément libre sur l'arbre et fixe en rotation, et des moyens d'étanchéité entre le premier élément et arbre, entre les premier et second éléments et entre le second élément et le carter. L'étanchéité est donc assurée de deux manières : d'une part, entre des pièces qui sont immobiles l'une par rapport à l'autre et, d'autre part, entre des pièces en mouvement. Entre les pièces immobiles en mouvement relatif, l'étanchéité est facile à réaliser au moyen de joints annulaires. Par contre, entre deux pièces en mouvement, 11 étanchéité est obtenue par appui radial des pièces et présente des difficultés quant à la fabrication des pièces et au fonctionnement. Les difficultés de fabrication sont résolues en donnant aux faces en contact une planéité parfaite. Par contre, on ne peut empecher, en fonctionnement, un déplacement de la face d'appui de la pièce mobile par rapport à un plan radial, ce déplacement étant dfl notamment a' un défaut inévitable de coaxialité entre l'arbre et la garniture. L'invention a notamment pour but de remédier à ce dernier inconvénient en fournissant une garniture permettant de compen- ser facilement les variations de la face d'appui facial de l'é- lement mobile solidaire de 11 arbre. Â cet effet, la garniture selon l'invention, comportant un premier élément solidaire en rotation de l'arbre, un second élément fixe, des moyens élastiques pour maintenir en contact radial d'étancheKité le premier élement en appui contre le second élément et des moyens d'étanchéité entre le premier élément et l'arbre et entre le second élément et le carter, est caractérisé par le fait que la face d'appui radial d'étanchéité de l'un au moins des premier et second éléments fait partie d'une pièce qui est solidaire en rotation dudit premier ou second élément, respectivement, et qui est montée flottante en définissant avec lui une ehambre fermée, convenablement étanchée et emplie de liquide, ladite pièce étant susceptible, sous l'action de l'autre élément, de se déplacer par rapport à l'élément qui la porte pour que sa face appui radial soit toujours en contact avec la face de l'autre élément. Selon un mode de réalisation préféré, la pièce flottante est montée sur l'élément fixe de la garniture. on comprendra bien l'invention à l'aide de la description qui va suivre et en référence aux dessins annexés dans lesquels: Fig.1 est une coupe axiale d'une garniture selon le mode de réalisation préféré de l'invention; Fig.2 est une coupe axiale d'une variante de la garniture de la fig.1; Fig.3 est une coupe axiale d'un autre mode de réalisation; et Zig.4 est une coupe axiale d'une variante de la garniture de la fig.3. La garniture selon l'invention est destinée à étancher un liquide ou un brouillard sous pression, se traavant à llin- térieur d'un carter 1, au passage d'un arbre tournant 2. La garniture de la fig.1 comporte, d'une manière connue, un premier élément 3, porté par l'arbre 2 et tournant avec lui, et un second élément 4 porté par le carter 1 et, donc, fixe en rotation. L'élément 3, en lui-mSme également connu, comporte une bague 5 serrée sur l'arbre 2 par des vis 6 et une pièce d'étanchéité 7 montée avec jeu sur l'arbre 2 et sollicitée axialement par un ressort de compression 8 agissant entre elle et la bague 5. La pièce 7 porte un joint annulaire d'étanchéité 9 entre son alésage et l'arbre 2. Des moyens de couplage en rotation et de guidage axial (non représentés) sont prévus entre la bague 5 et la pièce 7. L'étanchéité est assurée, au niveau de la pièce 7, par le joint 9 et par le contact de la face radiale 10 de la pièce 7 avec une face radiale associée 19 du second élément 4. Le second élément 4 est porté par le carter 1. Il comporte une bague 11 rigidement fixée du carter; la liaison entre la bague Il et le carter 1 est étanchée par un joint annulaire plat 12. Snr sa face radiale 19 tournée vers ltélément 3, la bague Il présente une cavité annulaire 13 qui reçoit une bague 14. L'espace compris entre les bagues 11 et 14 est étanché à l'aide de deux joints toriques 15 et 16, disposés entre les surfaces longitudinales de la cavité et les surfaces longitudinales de la bague 14, et il peut éventuellement communiquer avec l'extérieur grâce à un canal longitudinal 17 fermé par un bouchon 18 accessible depuis l'extérieur du carter pour le remplissage de la cavité 13. La face radiale 19 de la bague 14, éloignée de la bague 11, est destinée à venir en contact facial avec la face 10 de la pièce d'étanchéité 7 pour l'étanchéité entre ces deux pièces. Comme montre sur la fig.1, la bague 14 est logée avec jeu dans la cavité 13 pour pouvoir s'y déplacer de manière que son axe cesse de coïncider avec celui de la bague Il et notaiment pour pouvoir s'incliner pour que la face 19 cesse d'être en position radiale. Pendant ces déplacements, la forme de la cavité 13 est modifiée mais son volume reste constant sous l'effet du liquide qui y est contenu et qui forme butée liquide. Des pions 20 couplent en rotation les bagues Il et 14 et sont reçus avec jeu par la bague 14 pour permettre les déplacelents indiqués de celle.-ci, Le fonctionnement de la garniture de la fig.1 est le sui- vant Le ressort 8 sollicite en permanence la face 10 de la piè -ce 7 contre la face 19 de la bague 14. Si l'axe de la pièce 7 s'incline légèrement sur l'axe de l'arbre 2, la face 10 ntest plus en position radiale. voutefois comme la bague 14 est son- tée flottante dans la cavité 13, elle s'incline d'un angle correspondant. Elle suit ainsi en permanence les mouvements de la pièce 7 pour que les faces 10 et 19 restent en contact parfait sur toute leur étendue.L'étanchéité est doncassurée entre la pièce 7 et la bague 14 quels que soient les faibles mouvements de la pièce 7; Dans la variante de la fig.2, où on a adopté les mêmes références que dans la fig.1 pour des éléments analogues, la bague 14 entoure directement et avec Jeu l'arbre 2 et elle est logée dans l'alésage 13 de la bague Il montée sur le carter 1 comme dans la fig.1. La chambre 13a est formée, radialement, par la surface de l'alésage 13 et par la surface extérieure de la bague 14 et, longitudinalement, par les joints 15 et 16. Des pions radiaux 20 couplent en rotation les bagues Il et 14 et sont montés avec jeu dans la bague 14. La bague Il est solidaire du carter 1. L'étanchéité entre la bague Il et le carter est assurée par un joint torique 12. Quant à l'élément 3, il est identique à celui de la fig.1. il comporte la bague 5 bloquée sur l'arbre 2 par les vis 6, le ressort de rappel 8, la pièce d'étanchéité 7 avec son joint 9 d'étanchéité sur l'arbre et sa face 10 d'appui sur la face 19 de la bague 14. Dans les deux modes de réalisation précédents, la pièce flottante était portée par 1' élément fixe 4 de la garniture. Dans les modes de réalisation des fig.3 et 4, c'est au contraire ltélément tournant 3 qui porte cette pièce flottante. Sur les fig.3 et 4, on a adopté les mites références pour des éléments analogues ou identiques à ceux des fig.1 et 2. Dans les modes de réalisation des fig.3 et 4, l'élément 4 est de structure classique. il est constitué par la bague Il montée sur le carter 1 et présente une face d'appui radial 19. Un joint annulaire 12 est disposé entre la bague Il et le carter 1 pour l'étanchéité entre ceux-ci et permet des déplacements très faibles de la bague. L'élément tournant 3 comporte, comme dans les fig.1 et 2, une bague 5 serrée sur l'arbre 2 par des vis 6, et une pièce d'étanchéité 7 sonmise à l'action d'un res sort de compression 8 et étanchée sur l'arbre 2 par uu joint 9. Dans le mode de réalisation de la fig.3, la pièce 7 reçoit une bague flottante 14 de la même manière que la bague Il recevait la bague 14 dans la fig.1. La pièce 7 présente une cavité annulaire 13, tournée vers la bague 11, dans laquelle est logée avec jeu la bague 14. La bague 14 dépasse axialement de la cavité 13 pour que sa face radiale 10 vienne en contact avec la face 19 de la bague 11. Des joints 15 et 16 sont disposés entre la bague 14 et les surfaces de la cavité 13 pour définir une chambre 13a emplie de liquide. Des pions longitudinaux 20 couplent en rotation la pièce 7 et la bague 14 et sont reçus avec jeu par la bague 14. Dans le mode de réalisation de la fig.4, la pièce 7 reçoit une bague flottante 14 de la même manière que la bague Il recevait la bague 14 dans la fig.2. La bague 14 entoure directement et avec jeu l'arbre 2 et elle est logée dans l'alésage 13 de la pièce 7. La chambre 13a est fermée, radialement, par la surface de l'alésage 13 de la pièce 7 et par la surface extérieure de la bague 14 et, longitudinalement, par des joints 15 et 16. Des pions radiaux 20 couplent en rotation la pièce 7 et la bague 14 et sont montés avec jeu dans la bague 14. Le fonctionnement des garnitures des fig.3 et 4 est analogue à celui des garnitures des fig.1 et 2, à la différence toutefois que la bague 14 tourne avec l'arbre 2 et que le plan de sa face 10 reste fixe puisque la face 19 de la bague Il reste fixe. Il ressort de ce qui précède que les deux éléments 3 et 4 de la garniture restent toujours en contact facial parfait, quelles que soient les faibles variations de la pièce 7. Â titre de variante pour les modes de réalisation des fig. 2 et 4, on pourrait monter la bague 14 sur une portée extérieure de la bague Il (fig.2) ou de la pièce 7 (fig.4), au lieu de la monter dans l'alésage 13. I1 est également possible, selon l'invention, de monter une pièce flottante sur ou dans chacun des éléments 3, 4 de la garniture, par exemple en combinant le mode de réalisation de la fig.1 ou-2 avec celui de la fig.3 ou 4. REVEWDICAXIONS 1.- Garniture d'étanchéité pour arbre tournant, comportant un premier élément solidaire en rotation de l'arbre, un second élément fixe, des moyens élastiques pour maintenir en contact radial d'étanchéité le premier élément en appui contre le second élément et ded moyens d'étanchéité entre le premier élément et l'arbre et entre le second élément et le carter, caractérisée par le fait que la face d'appui radial d'étanchéité (10, 19) de l'un au moins des premier et second éléments (3, 4) fait partie d'une pièce (14) qui est solidaire en rotation dudit premier ou second élément (3, 4), respectivement, et qui y est montée flottante en définissant avec lui une chambre fermée (13a), convenablement étanchée et emplie de liquide, ladite pièce (14) étant susceptible, sous l'action de l'autre élément, de se déplacer par rapport à l'élément (3, 4) qui la porte pour que sa face d'appui radial (10, 19) soit toujours en contact avec la face (19, 10) de l'autre élément. 2.- Garniture selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la pièce (14) est formée par une bague logée avec jeu dans une cavité annulaire (13) tournée vers 1 1'autre élément (3, 4). 3.- Garniture selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'elle comporte deux joints (15, 16) d'étanchéité, portant contre les surfaces longitudinales de la cavité (13) et contre les surfaces longitudinales de la bague (14) pour fermer la chambre (13a). 4.- Garniture selon la revendication 1, caractérisée par le Sait que la pièce (14) est formée par une bague logée avec jeu. dans un alésage (13). 5.- Garniture selon la revendication 4, caractérisée par le fait qu'elle comporte deux joints (15, 16) disposés entre la surface de l'alésage (13) et la surface en regard de la bague (14) pour former la chambre (13a). 6.- Garniture selon l'une des revendications I à 5, caractérisée par le fait qu'elle comporte des organes (20) d'accouplement en rotation de la pièce flottante (14) avec l'élément (3, 4) qui la porte. 7.- Garniture selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que la pièce flottante (14) est portée par 1 'élément fixe (4) de la garniture. 8.- Garniture selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que la pièce flottante (14) est portée par l'élément mobile (3) de la garniture. 9.- Garniture selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait qu'elle comporte une pièce flottante associée à chacun de ses deux éléments (3, 4).