Brevet FR2353771A1 — publié le 19771230

L'invention concerne les dispositifs d'étanchéité destinés à assurer l'étanchéité entre un carter fixe et un arbre tournant, par exemple entre le carter d'une pompe centrifuge et l'arbre de la pompe. Un type bien connu de dispositif d'étanchéité pour arbre tournant est le dispositif à garnitures mécaniques, dans lequel 11 étanchéité est obtenue par le frottement plan sur plan d'une face annulaire tournante portée par l'arbre sur une face annulaire fixe liée au carter, les faces de frottement étant appliquées l'une contre l'autre par un ressort. son pratique, un tel dispositif comprend un anneau de frottement fixé à une membrane souple solidaire en rotation de l'un des éléments à étancher. L'anneau de frottement est ainsi mobile axialement par rapport à cet élément, de telle sorte que sa face de frottement peut 8tre poussée par un ressort contre la face dressée d'une contrebague fixée à l'autre élément à étancher0 L'anneau de frottement peut être solidaire en rotation de l'arbre tournant et la contrebague fixée au carter, mais le cas inverse peut aussi se présenter avec la contre-bague solidaire en rotation de l'arbre et l'anneau de frottement relié au carter. Si 1 lton considère par exemple le premier cas - anneau de frottement tournant et contre-bague fixe - la fixation de la contre-bague au carter est obtenue par emmanchement serré de la contre-bague dans un logement prévu à cet effet dans le carter, et de même la membrane souple est fixée à un élément emmanché serré sur l'arbres Ce mode de liaison présente de sérieux inconvénients sur le plan de l'entretien, lorsqu'il s'agit de remplacer un dispositif d'étanchéité détérioré. En effet, le démontage de pièces emmanchées serrées est déjà difficile, mais surtout le montage d'un dispositif neuf est très délicat et requiert une main-d'oeuvre très qualifiée, d'une part à cause des emmanchements serrés, d'autre part à cause du positionnement axial de la partie tournante du dispositif sur l'arbre.Or ce positionnement doit être très précis, car le bon fonctionnement du dispositif en dépend. L'anneau de frottement doit, en effet, en l'absence de pression, être appliqué sur la contre-bague avec une force bien déterminée qui est fonction, bien entendu, dS la position axiale de l'élément fixé à l'arbre, la contre-bague étant fixez Le mode de liaison décrit est en outre désavantageux sur le plan du stockage, car les surfaces de frottement de l'anneau de frottement et de la contre-bague sont à nu et, étant donné les états de surface nécessaires, un choc même léger suffit à rendre le dispositif inutilisable. L'invention a pour objet un dispositif d'étanchéité du type précédemment décrit dans lequel les inconvénients mentionnés cidessus sont totalement supprimés, c'est-à-dire un dispositif d'étanchéité extrêmement facile à monter et à démonter et d'un stockage sans problèmes. Â cet effet, le dispositif d'étanchéité selon l'invention, du type comprenant au moins un anneau de frottement fixé à une membrane souple et rappelé par ressort en contact avec une contrebague, est caractérisé par le fait qu'il comprend, d'une part, un élément intérieur et un élément extérieur, les dits éléments étant sensiblement cylindriques et coaxiaux et définissant entre eux un intervalle dans lequel sont logés l'anneau de frottement, la membrane, le ressort et la contre-bague, la membrane étant fixée à l'un des dits éléments et la contre-bague à l'autre, d'autre part, des moyens pour maintenir assemblés les dits éléments, agencés pour permettre une rotation relative des deux éléments et pour leur interdire un déplacement axial relatif, et enfin des moyens pour lier en rotation l'élément intérieur à l'arbre et des moyens pour fixer l'élément extérieur au carter. Le fait que le dispositif d'étanchéité forme un ensemble dans lequel les éléments extérieur et intérieur sont fixés axialement l'un par rapport à l'autre offre les avantages suivants. L'élément intérieur n'a pas besoin d'entre fixé rigidement à l'arbre, il suffit qu'il soit solidaire en rotation de l'arbre. Pour réaliser la liaison, on peut par exemple prévoir une rainure à ltextrémité de l'élément intérieur qui coopère avec une cheville radiale fixée à l'arbre, l'élément intérieur étant monté glissant sur l'arbre. L'élément extérieur peut comporter une collerette coopérant avec un épaulement intérieur du carter et fixée au carter par des vis. Le démontage du dispositif d'étanchéité selon l'invention est donc très simple, puisqu'il suffit pour cela de dévisser les vis et de faire glisser le dispositif sur l'arbre. Le montage est également très simple : pour cela, on engage l'élément intérieur sur l'arbre et on le fait glisser jusqu'à engagement de la cheville fixée à l'arbre dans la rainure, puis on monte les vis pour la fixation de l'élément extérieur au carter. Bien entendu, le montage s'effectue de l'intérieur du carter, ce qui suppose que celui-ci a été préalablement rendu accessible, par démontage de la roue dans le cas d'une pompe centrifugea De plus, l'impossibilité d'un déplacement axial entre les éléments intérieur et extérieur permet de réaliser le positionnement axial une fois pour toutes lors de la fabrication0 Le problème du positionnement axial sur l'arbre lors du montage se trouve ainsi supprimé. D'autre part, les éléments fragiles du dispositif, à savoir les faces de frottement de l'anneau de frottement et de la contrebague, ne sont plus exposés, mais au contraire protégés du fait qu'ils sont logés à l'intérieur du dispositif. Les problèmes de stockage précités sont donc également éliminés. Un autre avantage du dispositif d'étanchéité selon l'inven- tion est qui permet d'utiliser une pompe donnée avec nlimporte quel type de produit, simplement en montant sur la pompe un dispositif d'étaachéité dont la qualité des constituants est adaptée au produit à pomper. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, faite en se référant au dessin annexé, dont la figure unique est une vue en coupe axiale du dispositif d'étanchéité selon l'invention monté sur une pompe centrifuge. Dans l'exemple de réalisation représenté, le dispositif d'étanchéité est monté sur une pompe centrifuge représentée en trait plus fin et comprenant un arbre 10, une roue 15 fixée sur l'arbre 10 et un carter 20 muni d'une ouverture 21 pour le passage de l'arbre et le logement du dispositif d'étanchéité. Le dispositif d'étanchéité comprend un fourreau cylindrique 30 entourant l'arbre 10 et une douille 50 coaxiale au fourreau 30. Le fourreau 30 et la douille 50 sont maintenus assemblés par un roulement à billes 70 retenu par des circlips 31 et 51 logés respectivement dans le fourreau et dans la douille. Le fourreau 30 est solidaire en rotation de l'arbre 10 du fait de l'engagement d'une cheville 11 fixée à l'arbre dans une rainure 32 ménagée à l'estrdmitd coté entratnement du fourreau 30. Il faut noter que le fourreau 30 est monté glissant sur l'arbre 10. Il est prévu pour cette raison un joint torique 33 assurant l'étanchéité entre l'arbre 10 et le fourreau. La douille 50 comporte une collerette 51 en vue de sa fixation au carter 20, lequel comprend un épaulement intérieur 22 de forme correspondante. La fixation est obtenue par des vis 52. L'étanchéité entre le carter 20 et la douille 50 est assurée par un joint torique 53. De plus, des trous taraudés 54 sont formés dans la collerette 51 pour faciliter le démontage du dispositif après un usage prolongé. On fait avancer des vis dans les trous 54 jusqu'à ce que le dispositif se décolle du carter 20 et de l'arbre 10. Entre la douille 50 et le fourreau 30 sont logés les éléments assurant la fonction d'étanchéité. Ces éléments comprennent tout d'abord une contre-bague 55 fixée rigidement à la douille 50 par l'intermédiaire d'une rondelle 56 en matière élastomère servant à compenser la dilatation thermique de la contre-bague résultant du frottement. La contre-bague 55 est en une matière appropriée au frottement d'étanchéité. Dans l'exemple représenté, la contre-bague 55 fournit la face de frottement fixe puisqu'elle est fixée à la douille 50 elle meme fixée au carter 20 de la pompe, La face tournante est fournie par l'anneau de frottement 35, constitué d'une matière appropriée au frottement d' étanchéité, qui est rendu solidaire d'une membrane souple 36 en étant serti par un boitier 37 s'appuyant sur une entretoise 38. Un ressort de compression 39 rappelle anneau 35 en contact avec la contrebague 55 de manière à réaliser l'étanchéité. la membrane 36 est rendue solidaire d'une bague 40 en étant sertie par un bottier 41 agencé pour ménager le passage d'une vis 42 vissée dans la bague 40 et appuyant par son extrémité sur le fourreau 30, ce qui assure le maintien de la bague 40. Au total, la membrane 36 est solidaire en rotation du fourreau 30, donc de arbre 10. De plus, le boîtier 41 et l'entretoise 38 se prolongent respectivement par des languettes axiales 46 et 47 mutuellelent en prise, qui assurent par conséquent un entrainement positif en rotation tout en permettant le déplacement axial relatif des différentes pièces au moment de la fabrication du dispositif. la disposition axiale relative de la contre-bague 55, d'une part, de la membrane 36 ou de la bague 40, d'autre part, est choisie de façon appropriée, c'est-à-dire qu'elle détermine un état de compression du ressort 39 correspondant à une application correcte de l'anneau de frottement 35 sur la contre-bague 55. Ce positionnement axial est effectué une fois pour toutes lors de la fabrication, ce qui simplifie considérablement le montage du dispositif. Le montage et le démontage du dispositif selon l'invention sont particulièrement simples. Pour le montage, une fois retirée la roue 15, on engage le dispositif sur l'arbre 10 depuis l'intérieur du carter 20 et on le fait glisser sur l'arbre de manière que la cheville Il pénètre dans la rainure 32, jusqu'à ce que la collerette 51 vienne en butée sur l'épaulement 220 Il suffit ensuite de fixer les vis 52 pour terminer le montage. Pour le démontage, on retire la roue 15, on dévisse les vis 52 et on retire le dispositif en le faisant glisser sur l'arbre 10, éventuellement en faisant avancer une vis dans les trous taraudés 54. Le dispositif comprend d'autre part une prise d'air 60 et une ouverture 61, plus large, pour l'dvacuation du liquide en circulation. Un déflecteur 45 fixé entre le chemin de roulement intérieur du roulement 70 et la surface de butée correspondante du fourreau 30 favorise l'évacuation, par l'ouverture 61, du liquide ayant pu franchir la surface d'étanchéité. Une éjection de liquide par ltouverture 61 joue le rôle d'avertisseur car elle correspond à une mauvaise étanchéité entre l'anneau 35 et la contre-bague 55. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour assurer l'étanchéité entre un carter fixe et un arbre tournant, du type comprenant au moins un anneau de frottement fixé à une membrane souple et rappelé par ressort en contact avec une contre-bague, caractérisé par le fait qu'il comprend, d'une part, un élément intérieur et un élément extérieur, les dits éléments étant sensiblement cylindriques et coaxiaux et définissant entre eux un intervalle dans lequel sont logés l'anneau de frottement, la membrane, le ressort et la contrebague, la membrane étant fixée à l'un des dits éléments et la contre-bague à l'autre, d'autre part, des moyens pour maintenir assemblés les dits éléments, agencés pour permettre une rotation relative des deux éléments et pour leur interdire un déplacement axial relatif, et enfin des moyens pour lier en rotation l'élément mt6- rieur à l'arbre et des moyens pour fixer ltélément extérieur au carter. 2.- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel un roulement à billes est monté entre les éléments intérieur et extérieur au niveau de leur extrémité opposée au carter. 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel l'élément extérieur se termine du côté carter par une collerette agencée pour venir en butée sur un épaulement de forme correspondante formé à l'intérieur du carter, la collerette comportant des trous pour le passage de vis de fixation. 40- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'élément intérieur est monté glissant sur l'arbre et comporte à son extrémité opposée au carter une rainure agencée pour coopérer avec une cheville fixée à l'arbre 5.- Dispositif selon la revendication 2, dans lequel l'élément extérieur comporte une ouverture radiale et une prise d'air ménagées au voisinage du roulement à billes, et un déflecteur est fixé à l'élément intérieur au niveau de la dite ouverture radiale. 6.- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la contre-bague est fixée à ltélément extérieur et la membrane souple à l'élément intérieur.