Brevet FR2324912A1 — publié le 19770415

L'invention concerne un joint fendu à bagues, pour l'6tanche- ment d'arbres sous haute pression, destinés à des pompes d'alimentation de chaudières, à des pompes principales d'agents réfrigérants ou à des pompes analogues, constitué par deux bagues glissantes dont l'une tourne avec l'arbre de la pompe et l'autre est agencé de ma- nière axialement coulissante au boîtier de la pompe et susceptible d'être approchée à la bague glissante tournante. En matière de jolnts à bagues glissantespour l'étanchement de tiges et arbres soumis à des pressions, il est bien connu de disposer axialement plusieurs bagues d'étanchélté ou bien garnitures d'étanchéité, les unes derrière les autres et appuyées les unes contre les autres, et de soumettre ainsi les espaces annulaires entre ces garnitures à des pressions étagées, afin d'amortir graduellement la pression initiale et d'éviter ainsi la soumission pression des différents joints à la pression totale.La graduation de la pression peut y être plus ou moins livrée au hasard, où le liquide d'étanchéité descendant à travers les garnitures, emplit les espaces entre ces garnitures, où des détendeurs ou des pistons différentiels effectuent un étranglement, ce qui maintient d'une façon quelconque une pression contrOlable dans les espaces entre les garnitures d'étanchéité. De tels dispositifs ont l'inconvénient qu'une capacité étan chéifiante, reproduisable et indépendante de la durée de service est difficile à obtenir, ou que le maintien sous contrôle des pressions étagées exige des mécanismes auxiliaires compliqués, qui diminuent la rentabilité ettstreté de toute l'installation. Il est en outre connu, que de tels joints se composent de deux bagues d'étanchéité élastiques, connues pour un tel emploi et disposées l'une derrière l'autre, et que ltespace entre ces deux bagues est en communication avec l'espace secondaire se trouvant dans la surface de glissement, par une conduite de compensation de pression, traversant la bague glissante déplaçable axialement. Un tel agencement a sans doute l'avantage que tout sabord il ne se forme pas une quantité de fuite supplémentaire et qu'ensuite il est nettement plus simple de construction que d'autres dispositifs connus, vu qu'il ne nécessite pas de piston différentiel ou d'élément semblable, mais la sécurité de fonctionnement de telles installations n'est pas garantie de manière satisfaisante. Enfin, un joint à bague glissante est connu, où dans le plan radial d'une bague d'étanchéité sont disposées une deuxième et dans le plan radial par rapport à la face d'appui, par exemple à la bague porteuse, une troisième bague d'étanchélté - chaque fois entre une bague de serrage et une bague d'appui- et communiquent l'une à l'autre à l'aide d'un perçage de compensation, dans le but dtune meilleure répartition des différentes pressions. les inconvénients dlun tel agencement du joint à bague glissante sont, d'une part, qu'il est formé de toute une série de pièces constitutives qui, à leur tour, doivent astre étanchées, l'une par rapport à l'autre, au moyen de bagues en cordon. Ainsi, un joint à bague glissante nécessite par exemple une dizaine de bagues en cordon, afin d'obtenir des chambres à pressions différentes. En outre la bague porteuse est, par exemple, fermement vissée sur l'arbre de la pompe ou bien au fourreau de l'arbre, de sorte que toute déformation de l'arbre de la pompe est transmise à cette bague porteuse et donc à tout l'ensemble du joint. Il s'en suit que les bagues d'étanchéité, connues sous la dénomination de bagues à garniture, sont également déformées et que la durée de service en est relativement restreinte. Partant de cet état de la technique, l'invention vise à créer un joint d'étanchéité tendu à bagues pour arbres soumis à une haute pression, constitué par deux bagues glissantes dont l'une tourne avec l'arbre de la pompe et l'autre est agencée de façon axiale- ment coulissante dans le bottier de la pompe et peut être approchée à la bague glissante tournante.Conformément à l'invention le but est atteint par le fait que les bagues glissantes sont agencées à la douille de l'arbre ou bien au boiter sans le toucher, c'est-à- dire de manière flottante, et sont centrées chacune par une bague en cordon, où, d'une part, la transmission du couple de rotation et d'autre part l'appui au boîtier se font au moyen d'au moins un organe d'entraînement, par exemple d'une cheville cylindrique, et où l'une des surfaces d'étanchéité consiste en une face plane commençant à proximité du centre. de l'arbre, et qui comporte radiale ment une surface de transition, forment une fente de jointage qui 'élargit progressivement. En vue d' obtenir une surface d1 étanchéité particulièrement propice, un autre développement de l'invention prévoit une face bombée comme surface de transition; partant du méplat central. Par ce moyen il est obtenu qu'en cas de déformation de l'arbre, celleci n'est pas transmise à la bague d'étanchéité, que même à température plus élevée de telles tensions ne peuvent pas affecter l'endroit de jointage et que de nombreuses bagues en cordon sont évitées, réduisant le nombre de ces dernières à un strict minimum. Le centrage lui-même est réalisé à l'aide d'une seule bague en cordon et les surfaces d'étanchéité peuvent s'adapter à n'importe quelle position. D'invention est expliquée ci-après à 11 aide d'un exemple d'e xécution. Dans le dessin annexé représentent la fig. 1 une coupe longitudinale d'une moitié d'un joint fendu à bagues, et la fig. 2 une bague d'étanchéïté avec surface de jointage particulièrement conformée en coupe partielle. La fig. 1 montre un joint fendu à bagues, en coupe longitudinale, disposé à l'arbre de pompe 1. L'arbre de pompe 1 est entouré du boîtier de pompe 2, ce dernier présentant un évidement dans lequel est logé le joint fendu à bagues. Une douille d'arbre 3 est fixement liée à l'arbre de pompe 1 et sur cette douille d'arbre 3 repose la bague glissante inférieure rotative 4. La bague glissante supérieure fixe 5 est liée solidairement au boîtier de pompe 2. Ces bagues glissantes 4, 5 possèdent en section transversale une forme quasiment angulaire, où 11 aile radiale 6 conduit vers l'arbre de pompe 1, et le dispositif d'étanchéité est disposé à une face de cette aile. Une aile axiale 7 est en outre prévue à ces bagues glissantes 4, 5, aile axiale qui assure l'appui ou bien l'eltrat- nement des bagues d'étanchéité. Les deux bagues glissantes 4, 5 se touchent par leurs faces larges et forment ainsi la partie étanchéifiante 8. Au cdté intérieur 17 de la bague glissante 4, par exemple, est encore prévu un guidage 9 qui sert à un centrage grossier de la bague d'étanchéité par rapport au fourreau d'arbre 3. Entre celui-ci et la bague glissante 4 se trouve, à proximité du guidage 9, un évidement d'une certaine importance, dans lequel est logée une bague en cordon 11. Une bague d'appui 16 évite à cette bague en cordon 11 d'entre introduite dans la fente du guidage, en cas de forte sollicitation par pression. Au fourreau d'arbre 3 est en outre pratiqué un trou borgne 12, dans lequel s'engage, avec beaucoup de jeu, la cheville cylindrique 10, encastrée dans la bague glissante 4. La bague glissante 4 peut donc se mouvoir librement aussi bien en direction axiale qu'en direct on radiale. Elle ne suit qu'un centrage forcé par l'action de la bague en cordon 11. La fixation de la bague glissante stationnaire 5 est réalisée de la même manière. Ici également, cette bague coulissante est liée au boîtier de pompe 2, de façon anti-tournante, à l'aide de la cheville cylindrique 10 (dessinée en traits mixtes). La seule différence de cette bague glissante 5 réside dans le fait qu'elle est susceptible d'entre approchée axialement à la bague glissante 4, et que s'effectue ainsi l'étanchement. A cet effet, dans chacun de trous borgnes 14 disposés à intervalles égaux à la périphérie, un ressort hélicoidal 13 est placé, qui rapproche la bague glissante 5 à la bague glissante 4, par l'intermédiaire d'une bague d'appui 15. La fig. 2 représente, comme exemple, la demi-coupe d'une bague glissante 4, où la surface d'étanchéité 18 du joint est montrée de manière plus précise. Celle-ci débute -en partant de l'intérieur- par une face plane 19, à laquelle suit, par exemple, une face périphérique bombée en tant que surface de transition 20. A la place de cette face périphérique bombée peut toutefois également être prévue une face périphérique conique comme surface de transition 20. La face d'étanchéité plane 19 s'étend sur environ un cinquième de la surface d'étanchéité totale, tandis que la face périphérique bombée, ou bien conque, couvre à peu près les quatre cinquièmes de cette surface d'étanchéité. il est essentiel que la bague glissante de forme angulaire, soit montée de façon flottante à la douille de l'arbre et que lors d'une déformation propre elle puisse s'adapter à la bague glissante stationnaire 5. Cette dernière ne présente par contre, sur toute la surface d'étanchéité, qu'une face plane. il est cependant aussi possible d'appliquer deux bagues d'étanchéité identiques, conformées comme la bague glissante 4, pour constituer la partie étanchéifiante 8. Des essais ont démontré qu'à l'aide de ce joint fendu à bagues, une bonne étanchéité est réalisée, se maintenant durablement, meme en cas de déformation de l'arbre de pompe ou bien de déformation due à des causes thermiques. REYSSDICATIONS 1. Joint fendu à bagues pour l'étanchement d'arbres sous haute pression pompes dts1imentation de chaudières, de pompes prnnei- pales d'agents réfrigérants ou de pompes analogues, constitué par deux bagues glissantes dont ltune tourne avec l'arbre de la pompe et l'autre est agencée de manière axialement coulissante an boîtier de la pompe et susceptible entre approchée à la bague glissante tournante, caractérisé en ce que les bagues glissantes (4, 5) sont agencées à la douille de l'arbre (3) ou bien au bottier de la pompe (2) sans le toucher, ctest-h-dire de façon flottante, et sont centrées chacune par une bague en cordon (11), où, d'une part, la transmission du couple de rotation de la bague glissante tournante (4) et, d'autre part, l'appui au bottier (2) de la bague glissante stationnaire (5) se font au moyen d1au moins un organe d'entraSnement, par exemple d'une cheville cylindrique, et que l'une des surfaces d'étanchéité (18) consiste en une face plane (19) commençant à proximité du centre de 11 arbre, et qui comporte radialement une surface de transition (20), formant une fente de jointage qui s'élargit progressivement. 2. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface d'étanchéité (18) comporte une surface de transition (20), formée par une face périphérique bombée partant de la face plane (19). 3. Joint selon les revendications I et 2 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que le passage de la surface de transition (20) à la face plane (19) est constituée par une face périphérique conique. 4. Joint selon les revendications 1 à 3 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que la surface d'étanchéité (18), vue en direction radiale, est constituée pour un cinquième d'une face plane et pour quatre cinquièmes d'une face périphérique bombée ou bien conique. 5. Joint selon les revendications 1 à 4 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que la face plane (19) de la bague glissante stationnaire (5) s' étend sur toute la longueur de son aile (6). 6. Joint selon les revendications 1 à 5 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que la partie étanchéifiante (8) résulte de l'appariement de la bague glissante (5) à face plane (19) avec la bague glissante (4) à surface d'étanchéïté (18). 7. Joint selon les revendications 1 à 5 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que la partie étanchéifiante (8) est formée par des bagues glissantes (4), disposées symétriquement.