Brevet FR2337839A1 — publié le 19770805

La présente invention concerne un dispositif d'étanchéité et plus particulièrement des joints à garniture molle convenant tout particulièrement pour rendre étanche des pompes, des mélangeurs, compresseurs, vannes etc. Il est de pratique courante, pour rendre étanche des machines sujettes à des fuites de fluide, de faire en sorte que les arbres ou organes similaires fassent saillie à l'extérieur de la machine à travers un logement cylindrique. Le dispositif d'étanchéité est alors disposé dans l'espace annulaire compris entre le logement et l'arbre, ce dispositif étant en contact étanche aussi bien avec l'arbre qu'avec le logement.Plus particulièrement, lorsque l'on utilise une garniture molle en tant qu'organe d'étanchéité, l'espace annulaire est rempli par cette garniture molle ainsi que par les pièces d'écartement et adaptateurs associés, cette garniture molle étant en contact avec l'alésage du logement etl'arbre . On charge ensuite la garniture au moyen d'une bague d'emboitement réglable mise en position positivement par rapport à la face du logement. On produit une charge axiale dans la garniture, dans la direction de l'axe de l'arbre et du logement.Cette garniture est alors déformée sous l'effet de la charge axiale, a la fois dans le sens axial et dans le sens radial si bien que les contacts existant entre la garniture d'une part l'alésage du lo gement et l'arbre d'autre part deviennent des contacts étanches s'opposant aufluteayant tendance à fuir à partir de la machine. Les inconvénients du presse-étoupe à garniture molle classique décrit sommairement ci-dessus, sont les suivants : répartition inégale de la charge dans le sens longitudinal de la garniture, difficultés pour le remplacement de la garniture et, lorsque l' arbre tourne, usure inégale de cet arbre et réglage fréquent de la bague d'emboîtement. On a proposé de réaliser un dispositif d'étanchéité à garniture molle a charge s'exerçant radialement, cette charge radiale étant fournie par un agent fluide. Cependant la construction d'un dispositif d'étanchéité de ce genre est difficile a réaliser et la répartition du fluide de charge n'est pas uniforme. Le but principal de la présente invention est de remédier à ces inconvénients. A cet effet, suivant l'invention, ce dispositif d'étanchéité destiné a être placé entre deux composants mécaniques, par exemple un est logement de pompe et un arbre, caractérisé en ce qu'il comprend une garniture molle logée dans un support souple, cette garniture étant chargée radialement d'une manière pratiquement uniforme au moyen d'un agent fluide. De préférence la garniture molle et son support souple sont tous les deux logés dans une douille. Suivant une variante l'un des composants mécaniques, par exemple le logement de la pompe, est conformé de manière à assumer les memes fonctions que la douille. De préférence également la garniture molle est constituée par un manchon cylindrique préformé. De préférence également la garniture molle et le support souple sont fendus parallèlement à l'axe de la douille. L'invention a également pour objet un dispositif d'étanchéité caractérisé en ce qu'il comprend une garniture molle cylindrique préformée contenue dans un support souple sur la surface périphérique externe duquel sont prévus des moyens de dispersion d'un fluide, ce support et cette garniture étant maintenus en position par une bague percée de conduits permettant d'introduire un fluide de charge à la surface périphérique externe du support, l'un de ces conduits étant reliés à un mécanisme de sécurité à seuil de pression prévu à son extrémité externe. De préférence la garniture molle et son support souple sont tous les deux logés dans une douille, les moyens de dispersion du fluide sont prévus sur la surface périphérique externe du support souple et la garniture molle ainsi que le support flexible sont fendus diamétralement dans une direction axiale. Le dispositif d'étanchéité suivant la présente invention permet d'obtenir une charge radiale uniforme de la garniture, une réduction de la fréquence du réglage de la garniture, une normalisation de l'ensemble de la garniture pour une dimension donnée de l'arbre ou d'autres facteurs déterminant, un réglage plus aisé et un remplacement plus simple de la garniture usée. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue en coupe axiale dfin dispositif d'étanchéité suivant l'invention monté par exemple sur une pompe. La figure 2 est-une vue en coupe partielle d'une variante d'exécution du dispositif d'étanchéité représenté sur la figure 1. Comme on peut le voir sur la figure 1, un arbre 1 d'une pompe est entouré par un logement 2 et il est nécessaire d'empêcher toute fuite d'un fluide a travers l'espace annulaire 3 compris entre le logement 2 et l'arbre 1 qui est monté à rotation. Une garniture 4, réalisée par exemple en un composé à base d'amiante, est disposautour de l'arbre 1 et est encapsuléedans un support 5 sou ple. La garniture 4 peut être préformée de manière a avoir une forme cylindrique et elle peut être constituée par un composant unitaire ou bien au contraire elle peut être fendue parallèlement à l'axe de l'arbre afin de former deux ou plusieurs composants élémentaires.De la même façon le support 5 peut être fendu longi tudinalement afin d'être adapté a la garniture 4 et il est réali sé en une matière souple telle que par exemple du caoutchouc syn thétique. Le support 5 est également pourvu de saillies circonfé rentielles et/ou axiales 6, de gorges ou tout autre disposition similaire sur sa surface périphérique externe, afin de faciliter la répartition ou la dispersion d'un fluide de charge. Le support 5 est logé dans une douille métallique, et il prend appui contre une collerette interne 8 de cette dernière, à l1extrémité interne ou soumise au fluide, la douille 7 étant en contact par sa surfa ce périphérique interne avec le support 5. L'épaisseur radiale de la douille 7 est telle qu'elle puisse se loger aisément dans l'espace annulaire 3.La douille 7 peut être pourvue alternati vement ou additionnellement de moyens assurant la dispersion du fluide de charge. La douille 7 a une longueur supérieure à celle du support 5 et elle présente, a son extrémité externe, une bride 9 s'étendant radialement vers l'extérieur. Cette bride 9 est fixée d'une manière étanche contre la face du logement 2, par l'intermédiaire d'un joint annulaire 10, et elle est maintenue en position par une bague a1 emboîtement 11, un joint torique 12 étant interposé en tre la bague d'emboîtement Il et la bride 9. Si on le désire, la douille 7 peut être montée sur la bague 11 par un assemblage à emboitement, afin de faciliter la mise en place et le montage. Suivant une variante l'assemblage à emboîtement peut être suppri mé et le support 5 peut avoir la même longueur que la douille 7 la garniture 4 ayant des dimensions calculées d'une manière ap propriée. La bague Il est maintenue positivement par rapport au logement 2 au moyen de boulons de fixation 13 ou d'organes simi laires et elle est conçue de manière à faire saillie dans le man chon 7 de telle façon qu'elle soit en butée contre le support 5 par son moyeu 14. Un conduit 15 est prévu dans la bague 11 afin de faciliter le transfert d'un fluide de charge à partir d'un point approprié sur la bague vers l'espace annulaire 16 compris entre la douille 7 et le support SPlusieurs conduits tels que le conduit 15 peuvent être prévus entre cet espace annulaire et des points appropriés sur la bague 11.L'un de ces conduits 15 est pourvu d'une soupape de securitel7afin d'éviter une surcharge de l'ensemble. De préférence la pression d'ouverture de la valve de sécurité 17 est réglée à une valeur qui est voisine de la prés sion dufkidede charge, tout en étant legerement supérieure à cette dernière. Dans une variante d'exécution une série de trous 4A espacés radialement (figure 2). sont prévus à travers la garniture 4 afin d'éviter un accroissement de pression indésirable et de permettre un libre transfert du fluide à partir de la surface de l'arbre dans la garniture. De même, suivant une autre variante d'exécution, une série de trous 5A espacés radialement sont prévus dans le support 5. Ces trous 4A et/ou 5A empêchent un accroissement de pression indésirable entre le support 5 et la-garniture 4, par exemple par suite de la chaleur, et ils permettent au fluide de charge de passer de l'espace annulaire 16 vers l'interface entre le support 5 et la garniture 4.L'une ou l'autre des deux séries de trous 4A et 5A ou ces deux séries peuvent être prévues dans le même ensemble d'étanchéité et dans le cas ot les deux séries de trous sont prévus, il est préférable qu'elles soient disposées de telle-ma nière qu'elles ne se trouvent pas en concordance, comme il est illustré sur la figure 2. Les trous 4A et 5A permettent également à la garniture 4 d'être lubrifiée soit directement soit par diffusion du fluide de charge dans la garniture 4. En fonctionnement on injecte le fluide de charge sous pression, par exemple de la graisse ou un liquide, dans le conduit 15 ou l'un ou plusieurs de ces conduits. Le fluide s 'écoule dans l'espace annulaire 16 entre la douille 7 et le support 5 en se dispersant uniformément autour de la périphérie externe du support 5. Si on suppose que l'on ne fait pas appel aux trous 5A, la fuite du fluide de charge est empêchée suffisamment par l'effet d'étanchement radial de la douille 7 et de la bague 11 en contact avec les faces frontales du support 5. La pression du fluide de charge est transmise par l'intermédiaire du support s, a la garniture 4 et à l'arbre 1.Comme la pression est répartie d'une manière égale sur le support 5, la pression entre l'arbre 1 et la garniture 4 est ainsi pratiquement uniforme sur toute la surface de contact de la garniture. Pour remplacer la garniture 4, on enlève les boulons 13, on fait coulisser la bague 1l en la sortant du logement 2 et on extrait ensuite la douille 7 avec la garniture 4 et le support 5 qu'elle contient. Après avoir tiré la garniture 4 et le support 5 à l'extérieur du logement 2, on peut ensuite réintroduire la douille 7 dans ce logement 2 après avoir enlevé la garniture 4 usée et son support 5 de l'arbre I et les avoir remplacé par un ensemble similaire neuf. On remet ensuite en place la douille 7 sur la nouvelle garniture 4 et son support 5 et l'ensemble de cette unité est remis en position en replaçant la bague 11 dans sa position originale, après quoi on fixe l'ensemble au moyen des boulons 13. Pendant toute l'opération de remplacerent on doit faire attention a ce que le joint torique 12 et le joint annulaire 10 ne soient pas endommagés et soient remis en place de manière satisfaisante. On conçoit que la forme d'exécution particulière de l'ensemble de la garniture qui a été décrit ci-dessus, a été donnée a titre d'exemple et que l'on peut envisager d'autres dispositions similaires utilisant la combinaison du support et de la garniture. Dans une variante d'exécution on peut supprimer la douille 7 et ses brides 8 et 9, si l'intérieur du logement 2 de la pompe est conformé d'une manière appropriée afin de prendre la place de la douille 7 et d'assumer la fonction de cette dernière. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'étanchéité destiné à être placé entre deux composants mécaniques, par exemple un logement de pompe et un arbre, caractérisé en ce qu'il comprend une garniture molle logée dans un support souple, cette garniture étant chargée radialement d'une façon pratiquement uniforme au moyen d'un agent fluide. 2 - Dispositif d'étanchéité suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la garniture molle et son support souple sont tous les deux logés à l'intérieur d'une douille. 3 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la garniture molle est constituée par un manchon cylindrique préformé. 4 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la garniture molle et le support souple sont fendus parallèlement à l'axe de la douille. 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend, sur la face périphérique externe du support souple, des moyens de dispersion du fluide. 6 - Dispositif suivant la revendication 5caractérisé en ce que les moyens de dispersion du fluide sont consitués par une série de saillies circonférentielles et/ou axiales prévue sur la surface externe du support. 7 - Dispositif suivant la revendication 5 caractérisé en ce que les moyens de dispersion du fluide sont constitués par une série de gorges circonférentielles et/ ou axiales prévues sur la surface externe du support. 8 - Dispositif d'étanchéité suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'une série de trous espacés radialement et axialement sont percés a travers la garniture. 9 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'une série de trous espacés radialement et axialement sont percés dans le support souple. 10 - Dispositif suivant la revendication 9 caractérisé en ce que les trous prévus dans le support souple et ceux prévus dans la garniture ne sont pas en concordance. 11 - Dispositif d'étanchéité caractérisé en ce qu'il comprend une garniture cylindrique préformée logée dans un support souple présentant des moyens de dispersion d'un fluide sur sa surface externe, le support et la garniture étant maintenus en position par une bague percée de conduits pour introduire un fluide de charge à la périphérie externe du support, l'un de ces conduits étant relié, à son extrémité externe, à un mécanisme de sécurité à seuil de pression. 12 - Dispositif suivant la revendication 11 caractérisé en ce que la garniture molle et le support souple sont tous les deux logés dans une douille. 13 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 11 et 12 caractérisé en ceqeees moyens de dispersion du fluide sont prévus sur la surface périphérique externe du support souple. 14 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 11 à 13 caractérisé en ce que la garniture molle et le support souple sont fendus diamétralement dans une direction parallèle à l'axe. 15 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 11 & 14 caractérisé en ce que le mécanisme de sécurité à seuil de pression est une soupape de sécurité. 16 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 11 a 15 caractérisé en ce que les moyens de dispersion du fluide sont constitués par une série de saillies circonférentielles et/ou axiales prévues sur la surface externe du support. 17 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 11 à 16 caractérisé en ce que les moyens de dispersion du fluide sont constitués par une série de gorges circonférentielles et/ou axiales prévues sur la surface externe du support. 18 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 12 à 17 caractérisé en ce que les moyens de dispersion du fluide sont prévus additionnellement ou alternativement sur la surface interne de la douille. 19 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 11 à 18 caractérisé en ce qu'une série de trous espacés radialement et axialement sont prévus à travers la garniture. 20 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 11 à 19 caractérisé en ce qu'une série de trous espacés radialement et axialement sont prévus dans le support souple. 21 - Dispositif suivant la revendication 20 caractérisé en ce que les trous prévus dans le support et ceux persés à travers la garniture ne se trouvent pas en concordance. 22 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 12 à 21 caractérisé en ce que la douille a une longueur supérieure à celle du support et présente une bride dirigée radialement vers l'extérieur, cette bride tant contiguë à la bague. 23 - Dispositif suivant la revendication 22 caractérisé en ce qu'un joint torique est interposé entre la bague et la bride. 24 - Dispositif d'étanchéité suivant l'une quelconque des revendications 22 et 23, caractérisé en ce qu'il est monté entre un logementfixe et un arbre rotatif et en ce que la bride est maintenue d'une manière étanche contre la face du logement, au moyen d'un joint. 25 - Dispositif suivant la revendication 24 caractérisé en ce que logement la bague est fixée au au moyen de boulons.