Brevet FR2429360A1 — publié le 19800118

La présente invention concerne une garniture mécani que à single effet destinée à assurer l'étanchéité du passage d'un arbre ro tatif à travers une paroi fixe tout particulièrement destinée aux arbres de pompe ou analogues. Depuis longtemps on utilise pour assurer l'étanchéité du passage d'un arbre rotatif dans une paroi des dispositifs comportant des garnitures tréssées mais de plus en plus souvent actuellement on leur préfère des garnitures mécaniques. Ces garnitures mécaniques comportent un grain fixe porté par un couvercle maintenu sur la paroi et un grain mobile porté par une bague tournant avec l'arbre à étancher,cette bague étant repousséeaxiatlement par un système élastique qui assure un contact constant entre le grain fixe et le grain mobile. Une telle garniture assure une étanchéité réelle entre 1' arbre rotatif et la paroi fixe qu'il traverse mais présente le gros inconvénient d'être constituée par des pièces indé pendantes les unes des autres qui doivent être montées une à une sur l'arbre et en outre d'exiger un réglage précis lors de ce montage et chaque fois que pour une raison ou une autre l'arbre doit être retiré de la paroi et remis en place. La présente. invention a pour but de remédier à ces inconvénients en réalisant une garniture mécanique qui forme un ensemble pré-réglé susceptible d'être transporté et monté ou mis en place comme un tout. Cette invention a en effet pour objet une garniture mécanique du type comportant un grain fixe porté par une bride de fixation sur la paroi et un grain tournant porté par une bague mobile entrainée en rotation par l'arbre et repoussée axialement contre le grain fixe par un systéme élastique qui comporte un fourreau qui est muni de de moyens de solidarisation a l'arbre, traverse axialement mais avec jeu la bride de fixation et le grain fixe et porte de part et d'autre de ses organes une pièce d'arrêt et la bague de support du grain mobile dont il est solidaire en rotation,et une butée montée entre la bride de fixation et le fourreau de sorte que ce dernier est libre en rotation par rapport a la bride mais la supporte et en est solidaire axialement. Tous les organes qui constituent une telle garniture sont montés sur le fourreau qui les supporte et mis en place en usine de sorte que l'ensemble de la garniture peut être transporté,manipulé,monté ou démonté comme un ensemble unitaire. La seule fixation du fourreau sur l'arbre suffit a mettre en place la garniture et à la rendre solidaire de ce dernier qu'il soit en position d'utilisation dans la pompe ou qu'il en soit retiré en vu d'une maintenance ou autre. Un système élastique est interposé entre la bague de support du grain mobile et l'extrémité du fourreau et ce système est également réglé au préalable en usine lors de l'assemblage de la garniture. Par suite aucun réglage n'est plus nécessaire lors de la mise en place de l'arbre sur la pompe il suffit de fixer la bride de support du grain fixe. La description ci-dessous d'un mode de réalisation donné a titre d'exemple non Limitatif et représenté aux dessins annexés fera d'ailleurs ressortir les avantages et caractéristiques de l'invention. Sur ces dessins - la Fig.l est une vue schématique,de cté,avec arrachement partiel,d'un arbre muni d'une garniture mécanique selon l'invention avant son assemblage sur le corps d'une pompe centrifuge. - la Fig.2 est une vue analogue à la Fig.l montrant l'arbre en position d'utilisation sur la pompe. - la Fig.3 est une vue à plusgrande échelle, en coupe longitudinale,de la garniture mécanique en position entre l'arbre et le corps de la pompe. Bien que les dessins concernent plus particulièrement l'application de la garniture mécanique de l'invention a l'étanchéité entre l'arbre d'une pompe centrifuge et le corps de cette pompe,il est bien évident que ceci n'est indique qu à titre d'exemple pour faciliter la compréhension et que de telles garnitures peuvent être utilisées dans de nombreux types de dispositifs,chaque fois qu'un arbre rotatif doit traverser de manière étanche une paroi fixe. Une pompe centrifuge telle que la pompe 2 représentée sur la Fig.l comporte un rotor 4 entraine en rotation par un arbre 5 faisant saillie à l'extérieur du corps de la pompe 2. L'arbre 5 doit donc pouvoir tourner librement par rapport au corps de la pompe et eventuellement par rapport à une chemise de refroidissement 6 sans être la cause de fuites du fluide pompé. Dans ce but une garniture mécanique 10 est montée sur l'arbre 5 et fixée sur le corps de la pompe par exemple par des vis telles que les vis 8 représentées sur la Fg2. La garniture mécanique 10 selon l'invention est montée sur l'arbre avant sa mise en place dans le corps de la pompe 2. Dans ce but cette garniture comporte un fourreau 12 qui est cylindrique et a un diamètre interne sensiblement égal au diamètre externe de l'arbre 5 (Fig.3 > . La surface extérieure du fourreau 12 est formée par deux parties de diamètres différents respectivement 14 et 15 réunies entre elles par un épaulement externe 16. Sur la partie de grand diamètre 14 coulisse axialement une bague 20 qui porte un grain 22 constituant le grain mobile de la garniture. La bague 20 comporte une collerette interne 24 dans laquelle sont fixés des pions axiaux 26 qui coulissent librement dans des trous borgnes 18 ménagés dans la partie épaisse 14 du fourreau 12 et rendent ainsi la bague 20 solidaire en rotation de ce fourreau.En outre un joint torique 21 assure l'étanchéité entre la bague et la surface extérieure de la partie 14 tandis que des ressorts 28 montés dans des trous borgnes 19 ménagés parallèlement aux trous borgnes 18, dans la portion 14 du fourreau 12, et isolés du fluide par le joint 21 repoussent la bague 20 et tendent à l'écarter de la partie 14 afin d'appliquer le grain mobile 22 contre un grain fixe 32. Autour du fourreau 12 est en effet montée une bride de fixation 30,qui est de préférence annulaire et est munie en différents points de lumières permettant le montage de goujons destinés à la fixation sur le corps de la pompe ou autre dispositif. La bride 30 porte un grain annulaire 32, destiné a constituer le grain fixe de la garniture, qui est relié à la bride 30 par des pions de solidarisation en rotation 34. Bien entendu un joint 41, de préférence torique, est interposé entre la bride de fixation 30 et le grain fixe 32. La bride 30 ainsi que le grain 32 sont montés coaxialement au fourreau 12, mais avec un jeu suffisant entre eux et ce fourreau pour que ce dernier soit libre en rotation par rapport au grain 32 et à la bride 30.La bride 30 est toutefois maintenue axialement par une pièce d'arrêt 36 fixée sur l'extrémité du fourreau 12 au moyen d'une vis 38 traversant un trou de ce fourreau et d'une butée 40, par exemple une butée à aiguilles, montée entre cette pièce d'arrêt 36 et la bride 30. Gracie à cette disposition la bride de fixation 30 ainsi que le grain fixe qu'elle porte, de même que la bague mobile 20, sont supportés par le fourreau et peuvent être déplacés avec lui chaque fois que c'est nécessaire. En outre un pré-réglage en usine, lors du montage des différentes pièces qui constituent la garniture, de la position et/ou de la dimension de la pièce d'arrêt 36 permet d'obtenir le réglage de la compression des ressorts 28 en fonction de l'utilisation à laquelle la garniture est destinée. I1 suffit alors d'enfiler le fourreau 12 sur l'arbre 5. La garniture mécanique à simple effet est ensuite montée en même temps que cet arbre 5 et son palier 50 sur le corps de la pompe 2. Ces deux dernières.pièces étant fixées entre elles, un vissage des vis 8 sur le corps de cette pompe et un serrage plus profond de la vis 38 de maintien de la pièce d'arrêt 36 rendant la garniture mécanique solidaire de cet arbre 5, com me représenté sur la figure 1, assurent la mise en place de la garniture, de manière appropriée. Un joint torique 42 monté entre le fourreau 12 et l'arbre 5, de même qu'un joint torique 44 monté sur la bride de fixation 30 dans une gorge ménagée sur la face destinée à venir en regard de la pompe, complètent l'étanchéité fournie par la garniture mécanique. A chaque instant les ressorts 28 serrent le grain mobile 22 contre le grain 32 et, en combinaison avec les ,oints toriques 21, 41, 42, 44, interdisent toutes fuites du fluide de la pompe autour de l'arbre 5, entre lui et le corps 2 de la pompe. Lorsque l'arbre a besoin d'être démonté pour une maintenance ou un remplacement, la garniture mécanique à simple effet est demontée en même temps mais comme un ensemble unitaire qui peut ensuite être retiré de l'arbre et remis en place ou remplacé par un autre. Dans tous les cas, le montage et le démontage de la garniture mécanique sont rapides et ne demandent aucune manoeuvre spécialisée ni aucun réglage, l'ensemble étant entièrement préparé et réglé en usine. La seule précaution à prendre est celle qui concerne l'orientation de la bride de fixation et notamment du canal de drainage 46 que comporte cette bride et qui doit être maintenu en position verticale, dirigé vers le bas. - REVENDICATIONS 1 - Garniture mécanique d'étanchéité à simple effet, entre un arbre rotatif et une paroi fixe, comportant un grain fixe porté par une bride de fixation sur la paroi et un grain tournant porté par une bague mobile entrainée en rotation par l'arbre et repoussée axialement contre le grain fixe par un système élastique, caractérisée en ce qu'elle comporte un fourreau muni de moyens de solidarisation à l'arbre qui traverse axialement avec jeu la bride de fixation et le grain fixe et porte, de part et d'autre de ces organes, une pièce d'arrêt et la bague de support du grain mobile dont il est solidaire en rotation; et une butée montée entre la bride de fixation et le fourreau, de sorte que ce dernier est libre en rotation par rapport à la bride mais la supporte et en est solidaire axialement. 2 - Garniture suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une vis de blocage sur l'arbre qui traverse la pièce d'arrêt. 3 - Garniture suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le fourreau comporte deux parties d'épaisseur différente, la portion de plus grande épaisseur formant surface de guidage du coulissement de la bague mobile et portant le système élastique d'application du grain mobile contre le grain fixe. 4 - Garniture suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte des pions de solidarisation en rotation de la bague mobile et de la partie de plus grande épaisseur du fourreau fixée dans la bague et susceptible de coulisser axialement dans des trous borgnes du fourreau. 5 - Garniture suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la butée est une butée à aiguilles.