Brevet FR2336613A1 — publié le 19770722

La présente invention concerne un joint de traversée d'arbre pour l'isolement étanche aux gaz de pièces tournantes de machines, en particulier de centrifugeuses, par rapport au boîtier fixe de ces machines. Il est connu que dans le cas de pièces de machines, en particulier de centrifugeuses, montées de façon à pouvoir tourner (ou "tournantes") un isolement étanche aux gaz vis-A-vis de l'atmosphère est très difficile à réaliser et à maintenir dans le bottier d'une machine. Cela est dû avant tout au fait que les bottiers de machines sont montés et fixés indépendamment du montage de l'arbre, soit séparément sur un bZti d'ensemble commun, soit entièrement séparément l'un de l'autre. Â ceci s'ajoutent les imprécisions, en particulier, sur les éléments de construction relativement volumineux, qui sont dues aut plages de tolérance admises. Le problbme à résoudre par l'invention consiste à rendre possible un isolement étanche aux gaz de pièces tournantes de machines, en particulier de centrifugeuses, par rapport au bottier de machine qui, lui est fixe, d'une façon particulièrement simple et efficace. Ce problème est résolu par le fait que l'élément d'étanchéité est monté dans un bottier directement sur-l'arbre, -et est en liaison, sans effort de cisaillement, avec le bottiar de la machine.Grâce à ces mesures, selon l'invention, la position centrale de l'élément d'étanchéité sur l'arbre est constamment maintenue et cela même quand la position de l'arbre change , en fonctionnement, par rapport au bottier de la machine, que ce soit dans le sens radial ou dans le sens axial. Par conséquent, l'élément d'étanchéité selon l'invention est monté tout autou--de l'arbre, en réalisant l'étanchéité de façon uni-forme et en fait indépendamment de la position que vient occuper l'arbre par rapport au bottier de la machine en fonctionnement.Grâce à cette position centrale permanente du joint d'étanchéité de l'arbre sur celui-ci, on supprime ~ contrairement à à ce qui se passe avec -les dispositifs d'étanchéité actuellement connus de réalisation semblable complètement les déformations irrégulières des organes d'étanchéité dans la région de la surface de contact avec l'arbre, qu'elles soient dues à l'usure ou à action de la chaleur, et de oe fait on augmente considérablement leur durée, avec une étanchéité remarquablement accrue. On réalise de cette manière, même avec des boftiers de machines, en particulier de centrifugeuses, en surpression et en dépression, un isolement très efficace et fiable de l'espace intérieur d'un bottier de machine par rapport à l'atmosphère.Une liaison sans effort de cisaillement du boftier d'étanchéité avec le bottier fixe de la machine peut cotre réalisée simplement à l'aide de matières élastiques, en particulier synthétiques, façonnées en forme de membranes ou d'accordéons. On peut utiliser avantageusement oomme éléments d' étanchéité, aussi bien des anneaux de glissement que des garnitures radiales. Selon une forme de réalisation avantageuse de l'invention, l'élément d'étanchéité est disposé en même temps que le palier-guide de l'arbre dans un bottier commun. Le guidage dé l'élément d'étanchéité est réalisé par l'intermédiaire du bottier dans lequel sont disposés le palier-guide ainsi que l'élément d'étanchéité. Comme palier-guide, on préfère un palier lisse lubrifié à l'huile, le graissage hydrodynamique réalisant aussi, en meme temps, un excellent centrage. On peut aussi incorporer un graissage par huile sous pression qui, indépendamment des phénomènes hydrodynamiques, peut être adapté à tout régime de fonctionnement et qui produit aussi un effet de centrage. De plus, le remplissage d'huile amortit, en particulier dans le cas du graissage par huile sous pression, les vibrations.Dans le cas des pièces tournantes de maohines, se produisent des forces de poussée qui sont dues à la surpression ou la dépression existant dans le bottier de la machine. Par ailleurs, le frottement dans le palier lisse et sur l'élément d'étanchéité engendre.un couple. La force de poussée et le couple ne peuvent cependant pas être absorbés par les organes d'étanchéité réalisés sous forme de membrane ou d'accordéon. Pour éviter une transmission de ces forces à ces organes de liaison élastiques entre le bottier de la machine et le boStier d'étanchéité, le bottier d'étanchéité est par conséquent et selon une forme de réalisation avantageuse de l'invention relié au bottier de la machine par un élément de soutien du couple.On peut aussi mettre très avantageusement contribution oet élément de soutien pour surveiller le bon fonctionnement du palier-guide et cela quand on utilise pour mesurer le couple une boite manométrique qui est montée au point d'application du bras-support. Un contrôle de la température de l'huile de graissage en circulation permet une surveillance complémentaire du fonctionnement du palier-guide. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Un manchon d'usure 2 est solidement fixé sur l'arbre 1 d'un tambour de centrifugeuse. Sur ce manchon d'usure est glissé un palier lisse 3 de guidage qui est maintenu dans une botte de palier 4. Le palier lisse 3 est lubrifié par de l'huile à l'aide de rainures 5 et de canaux d'arrivée 6. Une tige de retenue 7 agissant comme élément de soutien du couple est fixée à la botte de palier 4 ; cette tige 7 passe par l'ouverture 8 ménagée dans une console 9 qui est fixée sur un disque annulaire 10 qui est lui-même solidement relié au boitier ll de la machine.L'ouverture 8 ménagée dans la console 9 est choisie suffisamment grande pour que la tige 7 puisse y suivre chaque changement de position que subit par rapport au bottier 11 de la machine, lorsqu'elle tourne, l'arbre 1 avec le palier lisse 3 qui l'entoure et la botte de palier 4 sans se coincer. I1 est prévu pour réaliser un isolement étanche au gaz de la boîte 4 de palier par rapport au boîtier de la machine une membrane 12 de forme annulaire, dont le bord extérieur est serré entre le boftier 11 de la machine et le disque 10 fixé à ce bottier, et dont le bord intérieur est calé entre la botte de palier 4 et une bague 13 montée sur cette boite 4. Cette membrane annulaire 12 qui est en une matière élastique assure dans toutes les positions que l'arbre vient occuper, avec la boîte de palier 4, quand il tourne - un isolement str et étanche aux gaz de l'espace intérieur de la machine par rapport à l'atmosphère. Une bague d'étanchéité 15 de section transversale en forme d'U est placée à l'intérieur de la botte de palier 4 dans une bague de guidage 14. Les extrémités des branches de 1'U de la bague 15 présentent des lèvres d'étanchéité 16, 17 tournées vers l'extérieur qui entourent le manchon 2 d'usure disposé sur l'arbre 1 et forment avec ce manchon un canal annulaire 18. Cette bague d'étanchéité est réalisée très avantageusement en une matière élastique, de préférence synthétique et est munie à l'intérieur d'un anneau raidisseur 19 en métal. Des disques annulaires 20 et 21 sont placés de part et d'autre de la bote 4.La bague de guidage 14 disposée dans la boite de palier 4 est maintenue dans sa position à l'aide du disque annulaire 20 cependant que le disque 21 applique par pression, contre la boite de palier 4, une bague d'étanchéité 22 pour le lubrifiant qui isole le palier lisse vis-à-vis de l'extérieur. De plus, on peut placer aussi éventuellement en avant du palier lisse de guidage une chambre de Blocage n alimentée en un gaz protecteur ou en liquide pour améliorer l'étanchéité. De plus, on a ménagé dans la boîte de palier 4 un perçage 23 qui traverse la bague de-guidage 14, la bague d'étanchéité 15 et la bague métallique 19 et qui débouche dans le canal 18. Le perçage 23 ménagé dans la botte 4 est en liaison avec une conduite d'arrivée, non représentée, pour des milieux liquides ou gazeux sous pression. Pour améliorer l'étanchéité, on peut introduire tr4s avantageusement dans le canal annulaire 18, par ce perçage 23, des gaz ou des liquides sous pression. A ce sujet, il faut cependant veiller à ce que la pression dans la chambre annulaire 18 soit au moins aussi élevée, sinon supérieure, à la pression intérieure régnant dans le boîtier de la machine de façon à être certain que les matières gazeuses ou liquides qui s'y trouvent ne puissent s'échapper dans l'atmosphère. De plus, les fluides sous pression introduits dans le canal 18 annulaire exercent une action nettoyante lorsqu'ils passent entre la lèvre d'étanchéité 16 et le manchon d'usure 2.La lèvre d'étanchéité 16 de la bague d'étanchéité 15 à section en forme de U est par conséquent libre en permanence de matières solides, ce qui réduit par conséquent l'usure de la lèvre d'étanchéité. On peut meme surveiller ou contrôler très facilement l'usure ou l'étanchéité de la bague d'étanchéité en forme de U à l'aide d'un manomètre disposé dans -la conduite d'arrivée des liquides ou des gaz sous pression. Grâce à l'agencement selon l'invention de la bague d'étanchéité sur l'arbre, on peut ainsi réaliser aussi très avantageusement un isolement étanche aux gaz vers l'extérieur dans cette zone si des pressions différentielles de 10 bars et plus doivent etre maintenues dans le bottier de la machine. Le joint de traversée d'arbre selon l'invention se distingue non seulement par son étanchéité sare, mais aussi par sa réalisation simple et compacte et peut aussi autre utilisé très avantageusement avec des tambours à réaction montés à rotation qui doivent être étanches pour pouvoir y traiter sans danger pour 1' environnement - en particulier sans danger pour le personnel de service - les matières nuisibles à la santé ou les mélanges explosifs qui s'y trouvent en surpression ou en dépression. REVENDICATIONS 1 - Joint de traversée d'arbre pour l'isolement étanche aux gaz de pièces tournantes de machines, en particulier de centrifugeuses, par rapport au boîtier fixe de ces machines, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité est disposé, dans un boîtier, directement sur l'arbre et est en liaison sans efforts de cisaillement avec le boîtier de la machine. 2 - Joint de traversée d'arbre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité est disposé avec le palier-guide de l'arbre dans un boîtier commun. 3 - Joint de traversée d'arbre selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le boîtier dSétanchéitd est relié à la machine par un élément de soutien du couple.