Brevet FR2447500A1 — publié le 19800822

La présente invention concerne un joint d'étanchéité destiné à former avec une contre-bague un aispositif d'étanchéité entre un arbre rotatif et une partie fixe, utilisable en particulier dans les pompes centrifuges. On connatt par le brevet français 1 157 402 un joint d'étanchéité comprenant un anneau de frottement relié à la périphérie d'une membrane annulaire élastique par un bottier métallique serti sur une entretoise également métallique, La membrane est rendue solidaire de l'arbre par un manchon de serragejet un ressort héli cordial, cylindrique ou tronconique, est monté entre cet anneau et l'entretoise pour fournir la pression de contact axiale nécessaire pour obtenir l'étanchéité. Les ressorts hélicoSdaux ont pour particularité de fournir une pression axiale suivant deux points diamétralement opposés sur le diaDetre, ce qui provoque systématiquement une déformation "en tuile" de l'anneau de frottement aussitôt après le montage du ressort. On y remédie en soumettant l'anneau de frottement à un usinage de superfinition, qui permet d'obtenir une surface de frottement d'une planéité supérieure à une fraction de micron. Toutefois, la caractéristique d'appui en deux points du ressort subsiste, et risque à la longue de provoquer une nouvelle déformation de l'anneau de frottement. Cette caractéristique irrégulière engendre également une instabilité du dispositif. Un autre inconvénient des ressorts hélicoSdaux est qu'ils ne peuvent fournir qu'une pression limitée. Or, dans certaines applications, notamment lorsque le liquide en circulation est une huile dite t,extremAepressiontt1 la pression axiale entre les faces frottantes doit atteindre des valeurs très élevées allant jusqutà 4 kg/cm2. De telles pressions ne peuvent être obtenues avec un ressort hélicodal. La présente invention se propose d'éliminer les inconvénients ci-dessus liés à l'utilisation a'un ressort hélicoîaal pour fournir la pression ae contact axiale. A cet effet, dans le joint d'étanchéité selon l'invention, la pression de contact axiale est fournie par une pluralité de ressorts montés entre l'entretoise et un prolongement radial du manchon de serrage et répartis angulairement de façon régulière. L'invention sera bien comprise à la lecture ae la description ci-après cie plusieurs formes ae réalisation ae l'invention, faite en se référant aux aessins annexés. Sur les dessins, - la fig. 1 représente en coupe axiale un joint ci'étanchéité selon l'invention, dans une première forme de réalisation - la fig. 2 représente l'entretoise du joint de la fig. L - la fig. 3 représente une seconde forme de réalisation de l'invention - la fig. 4 représente une troisième forme de réalisation de l'invention. Le'joint d1étanchéité représenté à la fig. 1 est monté sur un arbre rotatif 1, par exemple sur l'arbre d'une pompe centrifuge. Le joint comprend un anneau 2 en matière de frottement qui est rendu solidaire du bora périphérique ci'une membrane 3 en matière élastique au moyen d'un boîtier 4 serti sur une bague d'entretoisement 5, qui bloque le bord ae la membrane 3 contre l'anneau de frottement 2. La membrane 3 comporte une portion cylindrique 6 qui est serrée sur 11 arbre 1 par un manchon 7. La portion 6 se termine par une partie élargie 6a formant butée, dont le manchon 7 épouse la forme. Une pièce la solidaire de l'arbre 1 maintient axialement le manchon de serrage 7 et La portion cylindrique 6 ae la membrane. L'anneau de frottement 2 est ainsi rendu solidaire en rotation ae l'arbre 1 par l'intermédiaire ae la membrane 3, tout en étant mobile axialement par rapport à l'arbre,grâce à l'élasticité de la membrane. On a représenté sur la fig. 1 une contre-bague 8, fixée à une partie fixe 9 telle que le carter de la pompe, sur laquelle glisse l'anneau de frottement 2 lorsque l'arbre L tourne. L'anneau cie frottement 2 est appliqué axialement contre la contre-bague 8 sous l'action d'une pluralité de ressorts hélicof- daux cylindriques 10 disposés angulairement de façon régulière. Chaque ressort 10 est reçu par une extrémité dans un trou borgne 11 formé dans un prolongement radial 12 du manchon de serrage 7, et par l'autre extrémité dans un trou borgne 13 formé dans la bague d'entretoisement 5. La aisposition des trous L3, et par conséquent des ressorts 10, est mieux visible sur la fig. 2 qui représente la bague atentretoisement S. Une telle disposition produit une force d'application de l'anneau 2 sur la contre-bague qui est répartie cie façon régulière sur toute la périphérie. En outre, un pion a'entraînement L4 est monté à force aans un alésage formé aans la bague 5 et pénètre avec jeu dans un alésage 15 ménagé dans le prolongement 17. Le pion L4 améliore la liaison angulaire entre l'anneau de frottement 2 et le manchon de serrage 7 et renforce ainsi le couple agissant sur l'anneau de frottement 2, ce qui est avantageux notamment lors du démarrage. Le pion 14 est disposé entre deux ressorts 10, comme le montre la fig. 2. on peut bien entendu prévoir plusieurs de ces pions répartis sur la périphérie. On peut aussi inverser la Eisposition en fixant le ou les pions sur le prolongement 12 et en ménageant les alésages corresponaants crans la bague d'entretoisement 5. La fig. 3 représente une autre forme cie réalisation cie l'in- vention, crans laquelle des pions 20 montés à force dans la bague a'2ntetoisement 5 sont associés respectivement aux trous borgnes 21 formés dans le prolongement radial au manchon pour comprimer les ressorts cylindriques 22 logés dans les trous 21. A cet effet, les pions 20 penètrent avec jeu dans les trous 21 en regard, Cette réalisation assure une excellente transmission du couple entre le manchon de serrage 7 et l'anneau de frottement 2. En variante, ae façon symétrique, on peut fixer les pions sur le prolongement racial 12 et loger les ressorts dans aes trous borgnes formés dans la bague d'entretoisement. uans une autre réalisation de l'invention, représentée à la fig. 4, les ressorts ne sont plus des ressorts hélicoSdaux, mais des ressorts ae torsion 30. Chaque ressort comprena une branche 31 dont l'extrémité s'appuie sur le prolongement radial 32 du manchon ae serrage 27, muni a'une portion rabattue 33 à son extrémité, et une branche 34 qui appuie sur la bague d'entretoisement 25. On notera que dans cette réalisation, la bague ci'entretoisement 25 et le manchon de serrage 27 peuvent être réalisés sous la forme cie pièces ae tôle embouties. - R E V E N D I C A T I O N S - L.- Joint d'étanchéité destiné à former avec une contre-bague un dispositif d'étanchéité entre un arbre rotatif et une partie fixe, au type comprenant une membrane annulaire élastique, un manchon ae serrage entourant une portion cylindrique ae la membrane, un anneau ae frottement rendu solidaire du bora périphérique ae la membrane par un bottier extérieur, une entretoise appliquée par le bottier contre ledit borci ae la membrane, et des moyens élastiques montés entre l'entretoise et le manchon de serrage pour appliquer à l'anneau cie frottement une force axiaLe cirigée vers ltexté- rieur, caractérisé par le fait que lesdits moyens élastiques com prennent une pluralité de ressorts montés entre ltentretoise et un prolongement radial du manchon cie serrage et répartis angulairement ae façon régulière. 2.- Joint selon la revendication 1, aans lequel lesdits ressorts sont des ressorts cylindriques logés dans aes trous borgnes ménagés clans l'entretoise et dans le prolongement racial au manchon ae serrage. 3.- Joint selon la revendication 2, aans lequel au moins un pion d'entraînement solidaire de l'entretoise (ou au dit prolongement radinal) pénètre avec jeu dans un alésage formé dans Le prolongement radial du manchon de serrage (ou dans l'entretoise). 4.- Joint selon la revendication 3, dans lequel à chaque ressort cylindrique est associé un pion atentraSnement qui le comprime, les ressorts étant loges respectivement aans lesdits alésages. 5.- Joint selon la revendication 1, aans lequel Lesdits ressorts sont des ressorts de torsion aont une branche prend appui sur ledit prolongement radial tandis que l'autre branche appuie sur l'entretoise.