Brevet FR2274847A1 — publié le 19760109

La présente invention concerne un dispositif destiné à assurer une étanchéité efficace autour d'un arbre rotatif traversant la paroi d'une enceinte, cuve, ou autre récipient, et tout particulièrement autour d'un arbre de mélangeur, ou autre, qui pénètre dans une cuve destinée à un traitement à chaud. L'étanchéité des traversées de ce type pose actuellement des problèmes délicats car le produit contenu dans la cuve , d'une part est chauffé, ce qui le rend plus ou moins liquide, et d'autre part est entratné en un mouvement tourbillonnaire, ce qui accrott fortement sa tendance à s1 échapper vers l'extérieur. Par ailleurs, la chaleur provoque une dilatation de l'arbre et souvent des détériorations des joints, tresses, ou autres garnitures d'étanchéité. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en réalisant un dispositif qui permette d'obtenir une étanchéité absolue entre l'arbre rotatif et la paroi qu'il traverse, et de maintenir cette étanchéité pendant une durée prolongée, même si la température d'utilisation est élevée. Le dispositif d'étanchéité, selon l'invention, comporte une bague d'usure solidaire de l'arbre rotatif et un manchon d'étanchéité, cylindrique, immobilisé en rotation par rapport à ltorigice de la paroi, mais coulissant axialement dans celui-ci, dont une face extrême est en contact avec la bague d'usure tandis que son autre face extrême est en contact avec un système élastique, extérieur à la paroi, qui repousse le manchon contre la bague d'usure. Toute dilatation de l'arbre rotatif repousse la bague d'usure contre le manchon cylindrique et resserre le contact métal-métal entre ces deux surfaces ou est compensée par l'action du système élastique. De même, une usure du manchon ou de la bague est immédiatement compensée par le système élastique qui oblige le manchon à coulisser dans l'orifice de la paroi de façon à rester rigoureusement en contact avec la bague d'usure. L'étanchéité est donc toujours assurée d'une manière rigoureusement absolue quelle que soit la durée et la température d'utilisation. La description ci-dessous d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, fera apparattre les avantages et caractéristiques de l'invention. Sur ces dessins la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif d'étanchéité conforme à l'invention; la Fig. 2 est une vue extérieure de ce même dispositif; la Fig. 3 est une vue en plan du support du système élastique. Le dispositif d'étanchéité représenté est destiné à être monté entre un arbre rotatif 1, qui par exemple supporte des bras munis de palettes de malaxage ou de brassage, et une paroi fixe 2 constituant une partie d'une enceinte 3 telle qu'une cuv un réservoir ou autre, que l'arbre 1 traverse. A l'intérieur de l'enceinte 3, l'arbre 1 est solidaire d'une virole 4 munie d'une bride 6 solidaire en rotation d'une bague d'usure 10, en un matériau tel que le bronze ou un autre métal relativement mou. Cette bague 10 est enfilée sur deux piens A d'entrainen.ent, diamétralement opposés, emmanchés serré ou fixés de toute autre manière dans la bride 6. La bague 10 est ainsi rigoureusement solidaire de l'arbre 1 et entraînée en rotatif celui-ci. L'arbre 1 passe dans un orifice 12 de la parof--d-e façon à être entraîné depuis l'extérieur de l'enceinte 3. Entre lui et cet orifice 12 est monté un corps 14 sensiblement cylindriquzs qui est muni à son extrémité extérieure à ltenceinte, d'une bride 16 fixée, par exemple, par des systèmes vis-écrou 18 sur a paroi 2, tout autour de l'orifice 12. Le corps 14 est ainsi coaxial à la fois à l'orifice 12 et à l'arbre 1, mais est fixe et solidaire de la paroi 2. I1 entoure un manchon 20 qui lui est coaxial mais est immobilisé en rotation au moyen de deux clavettes 22 diamétralement opposées qui coopèrent avec des rainures 24, 26 pratiquées dans la surface interne du corps 14. Le manchon 20 peut coulisser axialement par rapport à ce corps.A son extrémité tournée vers l'intérieur de l'enceinte 3 il est en contact par sa face extrême 27 avec la bague d'usure 10, tandis qu a son extrémité opposée 29 il est en appui contre un système élastique qui le repousse contre cette bague d'usure et le maintient serré contre elle. Le système élastique comporte un ressort hélicoidal 28 qui est appuyé d'une part sur la face extrême 29 du manchon 20 et d'autre part dans le fond d'un chapeau annulaire 30, de section sensiblement en L, qui est monté avec jeu autour de l'arbre 1, à l'extérieur de la paroi 2. Ce chapeau 30 comporte en deux points diamétralement opposés (fig. 3) une patte radiale 32, qui est dirigée vers ltex- térieur et terminée par une fourche en U, 34. Dans chacune des fourches 34 est placée une vis 36 qui traverse la bride 16 ainsi que la paroi 2 et est fixée dans cette dernière, par exemple par soudage.Sur cette vis 36, un premier écrou 38 serre la bride 16 du corps 14 contre la paroi 2, tandis qu'un second écrou 40 maintient axialement la vis 36 dans la fourche 34.La distance entre le chapeau 30 et la paroi 2 peut ainsi être réglée à une valeur bien déterminée qui reste constante quelle que soit la position du manchon 20. Par contre, le ressort 28 qui est comprimé par le chapeau 30, tend toujours à écarter le manchon 20 de ce chapeau 30, c'est-à-dire à le pousser en direction de la bague 10. Le contact entre la surface 27 et la bague d'usure 10 est donc étroit et il est maintenu constant même lorsque la bague 10 stase. Le contact métal contre métal entre ces deux organes permet ainsi une étanchéité absolue. A son extrémité opposée à la bride 16 le corps 14 supporte un presse-étoupe 42 qui-sssure l'étanchéité autour du manchon 20. Ce presse-étoupe est constitué par deux bagues 43 et 45, parallèles entre elles et coaxiales à l'orifice 12. Ces bagues serrent entre elles une tresse 44 qui vient en contact du manchon 20 et empêche toute fuite de liquide entre elle ét ce manchon. La tresse 44 a un rôle pratiquement statique car elle ne subit que des glissements faibles du manchon 20, c'est-à-dire les glissements dus à la dilatation de l'arbre 1. Par ailleurs, cette tresse 44 est protégée contre le contact avec le liquide contenu dans la cuve par les bagues 43 et 45 qui l'entourent. Elle peut ainsi facilement résister à une utilisation prolongée et à des températures élevées. L'étanchéité dynamique est assurée par le contact métal contre métal de la face 27 et de la bague 10. Elle est donc constante et sensiblement absolue. En effet, non seulement l'usure de la bague 10 est compensée par l'action du ressort 28, mais également toute dilatation de l'arbre 1, qui se produit normalement dans le sens axial de cet arbre, est également compensée ou provoque une augmentation du-serrage des deux surfaces en contact. L'action du ressort 28 peut également permettre de remédier à des différences de centrage ou à des défauts d'alignement entre les différentes parties du dispositif, qui auraient pu se produire lors du montage. Ceci est d'autant plus facile qu'il est possible de monter le chapeau 70 avec un certain jeu par rapport à la partie tournante constituée par l'arbre 1. Il est bien entendu que le corps 4 peut être muni de graisseurs constitués, par exemple, par des conduits 46 percés longitudinalement dans sa paroi et communiquant avec une source de lubrifiant non représentée. L'entretien du dispositif est d'ailleurs très facile et se réduit généralement au contrôle et au remplacement éventuel de la bague d'usure 10. Le manchon 20 est lui en un matériau nettement plus dur, de sorte qu'il ne s'use pas. Les pièces ont des formes simples qui peuvent facilement être usinées au tour. On dispose donc ainsi d'un dispositif qui permet d' assurer une étanchéité rigoureuse et constante entre un arbre rotatif et la paroi qu'il traverse > quelle que soit la température à laquelle est porté l'ensemble, grace notamment à l'élimination de toute tresse ou autre moyen d'étanchéité susceptible d'être détérioré par la chaleur et à l'utilisation d'un contact métal-métal dont l'usure est compensée automatiquement. Un tel dispositif est tout particulièrement adapté à assurer l'étanchéité des cuves de malaxage destinées au traitement des produits bitumeux ou asphaltiques dans lesquelles un arbre muni de bras de support de -palettes assure un brassage continuel de produits qui sont portés à une température supérieure à 2200C, soit par des gaz chauds, soit par de l'huile et qui, par suite, sont pratiquement liquides. L'invention n'est toutefois pas limitée à ce genre d'application et peut être utilisée dans de nombreux autres domaines techniques. - TvENDICATIONS 1 - Dispositif d'étanchéité entre un arbre rotatif et la paroi d'une enceinte à température élevée, et notamment d'une enceinte de traitement de produits bitumineux, caractérisé en ce qu'il comporte une bague d'usure supportée par l'arbre à l'intérieur de lteneeinte et solidaire de cet arbre en rotation seulement, un manchon d'étanchéité cylindrique coulissant axialement dans l'orifice de la paroi et ayant une face extrême en contact avec la bague d'usure, tandis que sa face opposée est en contact avec un système élastique extérieur à l'enceinte qui le repousse en direction de la bague, un corps cylindrique comportant à l'une de ses extrémités une bride de fixation étanche sur la face extérieure de la paroi, qui traverse coaxialement ltorifice autour du manchon et porte à l'intérieur de I'enceinte, à son extrémité libre, un presse -étoupe de contact étanche avec la surface latérale de ce manchon, et des moyens d'immobilisation du manchon en rotation par rapport à ce corps cylindrique. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le man chon porte, à son extrémité en contact avec le système élastique, des clavettes coulissant longitudinalement dans des rainures internes du corps cylindrique. 3 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le système élastique comporte un ressort hélicoïdal en appui, d'une part sur la face extrgme extérieure du manchon et, d'autre part, sur un chapeau annulaire coaxial à l'arbre et relié en deux points diamétralement opposés à la paroi de l'enceinte. 4 - Dispositif suivant la revendication 3, dans lequel le chapeau du dispositif élastique comporte deux pattes radiales, diamétralement opposées, dirigées vers l'extérieur et terminées chacune par une fourche en U dans laquelle passe une vis de fixation sur la paroi. 5 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bague d'usure est en un métal relativement mou tel que le bronze, tandis que le manchon est relativement dur. 6 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la bague d'usure est enfilée sur des pions d'entrainement en rotation solidaires de l'arbre.