Brevet FR2369473A1 — publié le 19780526

Pour former des joints d'étanchéité sur des arbres ou tiges tournants ou se déplaçant en translation alternative, on utilise des presse-étoupe avec des bagues d'étanchéité. Dans la plupart des cas, ces bagues possèdent une section rectangulaire ou carrée et leur surface interne constitue la surface d'étanchéité qui est en contact avec l'arbre ou la tige mobile. Naturellement, on souhaite réduire à un minimum le frottement entre 11 arbre (dans la suite de la description on utilisera le terme d'arbre pour désigner aussi bien un arbre qu'une tige, un plongeur ou autre organe analogue) et la matière de la bague ou garniture d'étanchéité, de manière à réduire également l'usure. Actuellement, les bagues d'étanchéité sont fréquemment constituées par des feuilles ou rubans de matériau à base de graphite, ou en métal, expansé. Les bagues peuvent être formées par exemple par une feuille (ruban) ou une poudre, de graphite qui est comprimée pour former une bague massive. Si l'on utilise un ruban, celui-ci est enroulé autour de l'arbre et comprime; le même procédé est également utilisé dans le cas de feuilles métalliques. les bagues de ce type sont capables de résister- à de grandes vitesses périphériques mais elles sont fragiles. La fragilité ne constitue pas un inconvénient lorsqu'on monte une bague massive sur un arbre en l'enfilant par une extrémité de cet arbre. Si une bague doit être montée sur un arbre dont les deux extrémités sont encastrées on doit la couper et l'ouvrir avant de la monter. la bague est alors soumise à des contraintes considérables, spécialement dans la région diamétralement opposée à la coupure. Ceci peut provoquer la formation de fissures dans la surface de contact interne qui est fragile et, dans certains cas, la bague peut se briser. I1 invention a pour but de réduire ces inconvénients et de fournir des bagues en matériau relativement fragile de structure homogène qui aient une bonne stabilité de forme et puissent être montées sur un arbre sans aucun risque de fissuration de leur surface d'étan- chéité ni de rupture. Suivant l'invention, on peut obtenir ce résultat en pratiquant dans la bague une entaille diamétralement opposée à la coupure prnicipale qui traverse entièrement la bague Cette entaille supplémentaire est radiale mais elle est limitée à une partie de la section, considérée à partir de la surface interne. t'entaille peut être parallèle à l'arbre ou au contraire inclinée d'un certain angle par rapport à cet arbre. La profondeur de I' entaille peut être comprise entre 1/10 et .1/2 de la largeur radiale de la bague, et elle est de préférence égale au tiers de cette dimens ion. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appart- tront au cours de la description qui va suivre. Sur les dessins an nexés, donnés uniquement à titre d'exemples la Fig. 1 est une vue axiale d'une bague, à partir de l'extrémité de cette bague; la Fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la Fig. 1; la Fig. 3 est une coupe analogue à la Fig. 2 d'une variante de réalisation. La bague 1 de la Fig. I peut être faite de poudre de graphite, d'un ruban de graphite enroulé ou d'une feuille métallique enroulée. Cette bague peut posséder une section rectangulaire ou carrée et elle présente une coupure traversante 2 pour permettre de la monter latéralement sur un arbre. Pour monter la bague 1 de cette façon, on carte ses extrémités axialement l'une de l'autre au niveau de la coupure 2; la bague forme alors une hélice dont le pas correspond à la distance séparant les extrémités. Ce pas est égal au diamètre de l'arbre, ce qui permet de monter la bague autour de l'arbre, après quoi on lui rend sa forme normale en ramenant les deux extrémités l'une contre l'autre. lorsque la bague a une forme hélicoidale, il s'y manifeste des contraintes, notamment dans la région diamétralement opposée à la coupure traversante 2. Etant donné que la bague est fragile, les contraintes risquent facilement de provoquer sur sa surface interne des fissurations ou déformations qui la rendent-moins apte à assurer sa fonction. On a constaté que 1'on peut obtenir une détente effective des contraintes en formant dans la surface interne une entaille 3 diamétralement opposée à la coupure 2. L'entaille 3 possède une profondeur s qui peut varier suivant les dimensions de la bague mais la profondeur la plus appropriée semble être de 0,1 à 0,5 de la largeur d de la bague. Cette profondeur est de préférence égale à 1/3 de d. L'effet de l'entaille 3 peut être considéré comme surprenant puisque une entaille telle que décrite peut être considérée comme une amorce de rupture qui augmente le risque de rupture totale de la bague. On constate au contraire que ce risque est considérablement réduit par la présence de l'entaille 3. Toutefois, un élément particulièrement intéressant est que les contraintes régnant dans la zone la plus chargée sont modifiées de sorte que l'on atteint un état de détente, notamment au niveau de la surface C. La surface d'étanchéité est ainsi protégée des détériorations qui se produisent normalement comme l'expérience le montre. les lèvres de l'entaille 3 sont dans une certaine mesure espacées l'une de l'autre lorsqu'on monte la bague mais, lorsque la bague est en place, elles-reprennent leur position initiale.La surface d'étanchéité n'est pas perturbée par l'entaille 3. En utilisant une technique connue et appropriée, on peut réaliser l'entaille 3 sans déformation préjudiciable de la zone ni de la surface avoisinante. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la Fig. 2, l'entaille est formée parallèlement à l'axe de l'arbre. Dans certains cas, il est préférable de former l'entaille comme représentée sur la Fig. 3 sur laquelle l'entaille est in clinée d'un angle "i " sur l'axe de ltarbre. Cet angle peut être de 450 mais il peut également autre différent. On constate que l'invention supprime les difficultés que l'on éprouvait antérieurement lors du montage de bagues d'étanchéité fragiles sur des arbres. Les bagues d'étanchéité en graphite expansé, feuilles métalliques ou autres matières généralement fragiles constituent fréquemment la meilleure solution en raison~de leur trèsbonnes propriétés d'étanchéité et à lenr.capaeité de résistance aux grandes vitesses périphériques mais, étant donné quilles posaient jusqu'ici des problèmes de montage, elles n'étaient pas jusqu'à présent utilisées largement. L'invention résoud facilement ces problèmes. Lorsque l'espace axial disponible pour le montage d'une bague telle que celle décrite n'est pas suffisamment grand, on doit ouvrir la bague radialement à un point tel que la bague se brise au droit de l'entaille 3. Si cela se produit, on obtient deux demi-bagues. Ces deux demi-bagues peuvent entre facilement réunies et montées comme une bague en une seule pièce. Il ne se produit aucune perte de matière sur les surfaces de rupture. Une bague divisée de cette façon est normalement considérée comme meilleure qu'une bague qui a été réalisée en deux moitiés à l'origine. Revendications 1 - Bague d'étanchéité pour presse-étoupé, plus particulière ment bague élastique de forme stable, réalise en matériau relativement fragile tel que du graphite expansé comprimé,- d'un ruban à base de graphite ou des feuilles métalliques, et coupée de manière à pouvoir être enroulée en hélice autour d'un arbre ou d'une tige à Xban- cher, caractérisée en ce qu'elle comporte une entaille (3) partant de sa surface interne d'étanchéité (C), et dirigée vers l'extérieur, qui est diamétralement opposée à la coupure principale (2), et dont la profondeur correspond à une fraction de la largeur radiale (d) de la bague. 2 - Bague d'étanchéité suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'entaille (3) est parallèle à l'axe de l'arbre ou de la tige (A). 3 - Bague d'étanchéité suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'entaille (3) est inclinée d'un angle (i ) sur l'axe de l'arbre (A). 4 - Bagua d'étanchéité suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce-que l'entaille (3) possède une profondeur (s) correspondant entre 0,1 et 0,5 de la largeur radiale (d) de la section. 5 - Bague d'étanchéité suivant la revendication 4, caractérisée en ce que l'entaille (3) a une profondeur égale à 1/3 de la largeur radiale (d) de la bague.