Brevet FR2342440A1 — publié le 19770923

La présente invention concerne un Joint facial pour arbre tournant. On connut déjà des joints faciaux pour arbre tournant dans lesquels un fluide de lubrification sous pression s'écoule radialement entre les faces d'étanchéité et en outre un fluide de lubrification sous pression est inJecté le long de passages ou canaux de décharge dans des poches espacées et allongées qui s'étendent le long de voies incurvées prévues dans une des deux faces d'étanchéité opposées et radiales d'un rotor et d'un stator, le rotor étant motté sur 1' arbre tournant et le stator étant monté sur une cloison séparatrice de façon à permettre un mouvement relatif de glissement entre les faces d'étanchéité, comme décrit par exemple dans le brevet US 3 486 760.Le fluide sous pression sort des poches en s'écoulant entre les faces glissantes sous la forme d'un lubriffant. Bien que ces Joints faciaux pour arbre tournant se soient avés utiles, il se pose cependant un pboblbme du fait que, malgré le filtrag e, il passe touJours certaines particules de.crasse ou d'autres matières au travers du joint bien qu'on ait prévu des tamis pour protéger les passages ou canaux de décharge de fluide vers les poches. De fines particules de crasse ou de produits corrosifs pénètrent dans les passages ou canaux de décharge de fluide au travers des tamis et peuvent se rassembler dans les passages ou canaux et s' agglomérer dans ceux-ct en formant des dépôts suffisamment gros pour obstruer les passages ou canaux correspondants qui ont une section droite suffisamment petite pour agir comme étranglemelts fluidiques.Pour empêcher les passages ou canaux d'être obstrués de cette manière, on a proposé de remplacer lesdits passages ou canaux par des creux peu profonds ménagés dans la face d'4tanchéité contenant les poches, ces creux assurant la décharge de fluide sous pression dans les poches à partir du côté du Joint qui est soumis à la pression fluidique. Cepe3dant)des des joints comportant des creux peu profonds de ce gen- re se sont avérés être très sensibles à une usure des faces de joint. L'invention a pour obJet un joint facial pour arbre tournant dans lequel on réduit sensiblement la possibilité de rassept- blement et d'agglomération de particules de crasse et de matière similaire dans les canaux de décharge de fluide et dans lequel l'influence d'une usure normale de la face de joint sur les canaux de décharge est insignifiante. Selon l'invention, il est prévu un joint facial pour arbre tournant, comprenant : a) un rotor monté sur l'arbre tournant, b) un stator entourant l'arbre, c) le rotor et le stator comprenant des éléments de forme annulaire animés d'un mouvement relatif de rotation et comportant des faces annulaires d'étanchéité opposées permettant l'écoule- ment de fluide sous pression entre elles à partir du c8té du joint gui est soumis à la pression fluidique, plusieurs canaux de décharge de fluide sous pression étant ménagés et répartis circonférentiellement autour d'au moins une des faces de joint et étant recouverts par l'autre face de joint, chaque canal comportant une extrémité ouverte sur le c8té du Joint qui est soumis à la pression fluidique et s'étendant à partir de celle-ci autour d'au moins une partie incurvée de, et transversalement à la face de joint dans laquelle le canal est placé, et comprenant une série de rainures ménagées dans cette face de joint et reliant, sous la forme d'augmentations brutales de la section du canal correspondant, une série de trous borgnes engendrant une turbulence de manière que du fluide sous pression provenant du c8té du Joint qui est soumis à la pression fluidique s'écoule le long de chaque canal et déborde de celui-ci, les trous borgnes ralentissant l'écoulement de fluide sous pression le long des anaux d) un moyen d'étanchéité assurant l'étanchéité du rotor sur l'arbre, e) un moyen de-fixation du rotor sur l'arbre de manière qu'il tourne avec lui, f) une cloison séparatrice quetraverse l'arbre et qui comporte un prolongement annulaire sur lequel est monté le stator, g) un moyen d'étanchéité assurant l'étanchéité du stator par rapport à la cloison séparatrice, h) un moyen de fixation du stator sur le prolongement annulaire de façon à l'empêcher de tourner par rapport à celui-ci, et i) un moyen élastique poussant élastiquement les faces annulaires opposées du Joint l'une vers l'autre. Dans certains modes de réalisation de l'invention, au nioins certains des canaux sont chacun pourvus d'une poche allongée qui s'étend autour d'une partie de la face de Joint contenait ledit canal et chaque poche est reliée à son canal respectif de manière à recevoir du fluide sous pression provenant de celui-ci et elle est recouverue par l'autre face annulaire de joint. On peut prévoir des canaux, avec ou sans poches, dans l'une ou les deux faces annulaires de joint. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description1 donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins anne rés dans lesquels Fig. 1 est une vue en coupe latérale faite suivant la ligne I-I de la fig. 2 et montrant des parties d'un Joint facial pour arbre tournant; Fig. 2 est une vue en coupe, faite suivant la ligne II-II de la fig.I, d'une partie de la face de Joint contenant les canaux et les poches; Fig. 3 est une vue en bout d'une face de Joint différente de celle de la fig. 2, et Fig. 4 et 5 sont des vues en bout de parties d'autres faces de Joint différentes de celles de la fig. 2. Sur les figs 1 et 2, on a représenté un Joint facial pour arbre tournant, comprenant : a) un rotor 1 monté sur l'arbre tournant 2 b) un stator 4 entourant arbre 2, c) le rotor 1 et le stator 4 comprenant des éléments de forme annulaire animés d'un mouvement relatif de rotation et comportant des faces 6, 8 annulaires d'étanchéité opposées permettant l'écoulement de fluide sous pression entre elles à partir du côté du Joint qui est soumis à la pression fluidique, plusieurs canaux de décharge de fluide sous pression (dont un est visible en 10 sur la fig. 2) étant ménagés et répartis circonférentiefle- ment autour d'an moins une des faces de joint (d savoir seulement la face 6 qui appartient au rotor) et étant recouverts par lsau- tre face de Joint (à savoir la face 8 qui appartient au stator 4), chaque canal comportant une extrémité ouverte sur le c8té 14 du joint qui est soumis à la pression fluidique et s'étendant à partir de celle-ci autour d'au noins une partie incurvée de, et transversalement à la face de joint, à savoir la face 62 dans laquelle le canal est place', et comprenant une série de rainures 16 ménagées dans cette face de joint et reliant, sous la forme d'augmentations brutales de la section du canal correspondant, une série de trous borgnes 18 engendrant une turbulence de maniè- re que du fluide sous pression provenant du c8té du joint qui est soumis à la pression fluidique s'écoule le long de chaque canal tel que 10 et déborde de celui-ci, les trous borgnes 18 ralentissant l'écoulement de fluide sous pression le long des canaux tels que 10, d) des moyens d'étanchéité, se présentant sous la forme de bagues toriques 20, 22, assurant l'étanchéité du rotor 1 par rapport à l'arbre tournant, e) des moyens de fixation se présentant sous la forme d'une bague filetée 2roc, d'un manchon 26, d'une clavette 28, de dents en prise 30 32 et d'une partie en forme de fût 34 du manchon 26, assurant la fixation du rotor 1 sur l'arbre 2 de manière qu'il tourne avec lui;; f) une cloison séparatrice 36 que traverse l'arbre tournant 2 cette cloison 36 comportant un prolongement annulaire 38 sur lequel le stator 4 est monté; g) un moyen d'étanchéité se présentant sous la forme d'une bague torique 40 et assurant 1' étanchéité du stator 4 par rapport à la cloison séparatrice, h) des moyens de fixation se présentant sous la forme d'un teuton 42 prévu dans le stator 4 et d'une fente 44 prévue dans la cloison 36 de façon à fixer le stator 4 sur le prolongement annu laire 38 en I'empêehant de tourner par rapport à celui-ci, et i) des moyens élastiques se présentant sous la forme de ressorts dont l'un est visible en 45 et qui ont pour fonction de pousser élastiquement les faces annulaires opposées d'étanchéité 6, 8 l'une vers l'autre. Plusieurs poches allongées 46 sont ménagées dans et s' é- tendent autour de la face de Joint 6, chaque poche étant reliée à un canal 10 de marnière à recevoir du fluide sous pression en provenance de celui-ci et étant recouverte par la face de joint 8. De préférence,les rainures 16 relient les trous borgnes d'établissement de turbulence 18 tangentiellement comme indiqué sur la fig. 2, ou bien tangentiellement le long de voies reliant les trous borgnes 18 et en forme de S de manière que le fluide sous pression tourbillonne dans les trous 18. La bague filetée 24 est fixée sur une partie filetée 48 de 1' arbre 2 de façon à maintenir un épaulement du manchon 26 appliqué contre un gradin 52 de l'arbre 2. En fonctionnement, l'arbre 22 et par conséquent le rotor 1t peuvent être entratnés en rotation dans l'une ou l'autre direction. Du fluide, à savoir dans ce cas de l'eau, est introduit sous pression sur le c8té 14. Une première partie de l'eau sous pression s'écoule vers l'intérieur entre les surfaces d'étanchéi- té 6 et 8 et elle passe le long d'un intervalle annulaire existant entre l'arbre 2 et la cloison 36. Une seconde partie de l'eau sous pression s'écoule le long des canaux 10 en débordant en partie de ceux-ci, le reste de l'eau s'écoulant vers les poches 46 puis débordant desdites poches.L'eau sous pression qui déborde des canaux 10 et des poches 14 reJoint l'écoulement d'eau sous pression progressant vers l'intérieur entre les surfaces de Joint 6 et 8. L'eau sous pression s'écoulant le long de chaque rainure 16 vers chaque trou borgne 18 engendre dans celui-ci une turbu lence du fait de l'augmentation brutale de section droite du canal et cette turbulence crée un étranglement fluidique le long des canaux 10 de sorte que l'écoulement du fluide le long de chaque canal 10 est ralenti. En conséquence, on donne à la section droite de chaque rainure 16 une valeur relativement plus grande que celle nécessaire pour un canal 10 ne comportant aucun trou borgne d'établissement de turbulence mais présentant le même étranglement fluidique et la même longueur totale. En conséquence, les ramures 16, qui ont une section droite relativement grande, sont maintenues exemptes de particules de crasse et sont moins suJettes à unedbstruction par de la crasse.Dans ce mode de réalisation, les rainures 16 assurent l'introduction tangentielle de 11 eau sous pression dans les trous borgnes en vue d'augmenter la turbulence dans ceux-ci. On a donné dans la suite des dimensions particulières pour la première face de Joint 6 comportant six poches 46 espacées d'intervalles égaux t rayon intérieur de la face de joint 6 n 43,55 a rayon extérieur de la face de Joint 6 = 67fui38 mm rayon du c8té intérieur des poches 46 = 49,90 mm largeur des poches 46 = 4,76 mm profondeur des poches = 1,58 mm étendue curvlligne des poches = 530 section droite des rainures 16 = 0,45 x 0,45 mm? trou borgne d'établissement de turbulence 18 - diamètre 0,635 mm x profondeur 1X27 mm Dans d'autres modes de réalisation de I'invention, les poches 46 sont prévues seulement dans la face de joint 8 ou bien dans les deux faces de joint 6 et 8 et les poches 46 peuvent ou non être prévues et, dans le cas où elles sont prévues, elles peuvent astre associées à certains ou à la totalité des canaux 10. Dans d'autres modes de réalisation, les canaux 10 peuvent s'étendre sur la totalité de la périphérie de la face de Joint 6 et/ou 8 les contenant, Sur la fig. 3, on a désigné des parties semblables à celles indiquées sur les figs 1 et 2 par les mêmes références numériques et la description faite ci-dessus s'applique également auxdites parties. Sur la fig. 3, la première face de joint 6 comporte des canaux 53 se- présentant sous la forme d'une série de rainures 54 reliant entre eux une série de trous borgnes 56 détablissement de turbulence. La face de joint représentée sur la fig. 3 fonctionne de la même manière que la face décrite en référence aux figs 1 et 2. Le cas échéant, les canaux 53 peuvent aboutir à des poches de différents profils dont l'un est indiqué par des lignes en trait interrompu et a été désigné par 58. Dans d'autres modes de réalisation, le c8té haute pression du joint est le cot des faces de joint 6 et 8 correspondant à l'arbre, auquel cas les canaux s'étendent vers l'extérieur à partir du c8té de la face de joint 6 ou 8 tourné vers l'arbre. Sur les figs 4 et 5, on a désigné des parties semblables à celles des figs 1 et 2 par les mêmes références numériques et la description faite ci-dessus s'applique également auxdites parties. Sur les figs 4 et 5, les canaux 10 de décharge de fluide sous pression ont un profil en zig-zag et ils s'étendent vers l'avant et vers l'arrière autour d'une partie de la face de joint 6 les contenant. REVENDIOA2I02JS 1. Joint facial pour arbre tournant, caractérisé en ce qu'il comprend : a) un rotor monté sur l'arbre tournant, b) un stator entourant l'arbre, c) le rotor et le stator comprenant des éléments de forme annulaire animés d'un mouvement relatif de rotation et comportant des faces annulaires d'étanchéité opposées permettant l'écoulement de fluide sous pression entre elles à partir du c8té du Joint qui est soumis à la pression luidique, plusieurs canaux de d6- charge de fluide sous pression étant ménagés et répartis circon férentiellement autour d'au moins une des faces de joint et étant recouverts par l'autre face de Joint, chaque canal comportant une extrémité ouverte sur le caté du joint qui est soumis à la pression fluidique et s'étendant à partir de celle-ci autour d'au moins une partie incurvée de, et transversalement à la face de joint dans laquelle le canal est placé, et comprenant une série de ramures ménagées dans cette face de Joint et reliant, sons la forme d'augmentations brutales de la section du canal correspondant, une série de trous borgnes engendrant une turbulence de manière que du fluide sous pression provenant du c8té du Joint qui est soumis à la pression fluidique s'écoule le long de chaque canal et déborde de celui-ci, les trous borgnes ralentissant lé- coulement de fluide sous pression le long des canaux, d) un moyen d'étanchéité assurant l'étanchéité du rotor sur l'arbre e) un moyen de fixation du rotor sur l'arbre de manière qu'il tourne avec lui, f) une cloison séparatrice que traverse l'arbre et qui comporte un prolongement annulaire sur lequel est monté le stator, g) un moyen d'étanchéité assurant l'étanchéité du stator par rapport à la cloison séparatrice, h) un moyen de fixation du stator sur le prolongement annulaire de façon à l'empêcher de tourner par rapport à celui-ci, et i) un moyen élastique poussant élastiquement les faces annulaires opposées du joint l'une vers l'autre. 2. joint facial selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins certains des canaux sont chacun pourvus d'une poche allongée située dans et s'étendant autour d'une partie de la face de joint contenant le canal et en ce que chaque poche est reliée à son canal respectif de manière à recevoir du fluide sous pression provenant de celui-ci et est recouverte par l'autre face annulaire de joint. 3. Joint facial selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face de joint contenant les canaux est la face de joint du rotor. 4. Joint facial selon la revendlcatlon 1 caractérisé en ce que les rainures relient entre elles tangentiellement les trous d'établissement de turbulence de manière que le fluide sous pressiontourbillonne dans lesdits trous. 5. joint facial selon la revendication 1,, caractérisé en ce que les canaux de décharge de fluide SOUS pression ont un profil en zig-zag et s'étendent vers l'avant et vers l'arrière autour d'une partie de la face de joint les contenant.