Brevet FR2440502A1 — publié le 19800530

L'ilrpention concerne un dispositif d'étanchéité pour arbre tournant cosprsnant un passage de largeur raglable ouvert en direction de la surface de l'arbre et un élément d'étanchéité logé dans ce passage. les arbres tournants des pompes par exemple doivent être étanches à 1' endrOit où ils traversent la paroi du corps de la pompe afin d'empêcher la pression de pompage de chasser le milieu pompé entre la surface de l'arbre et la paroi de la pompe. On demande donc généralement uniquement aux joints de supporter la pression dans un seul sens et c'est pourquoi ils ont fréquemment la forme de lèvres d'étanchéité qui sont disposées dans des passages ménagés dans le corps de pompe autour de l'arbre et orientés de façon que la livre soit dirigée vers l'intérieur du corps de pompe, de manière que la pression du milieu pompé produise la force effective de contact entre le joint et la surface de l'arbre.Dans le but d'établir une certaine force de contact, le joint annulaire d'étanchéité est généralement doté d'un élément métallique élastique qui est pressé entre le fond du passage et le c8té de la lèvre d'étanchéité le plus éloigné de la surface de l'arbre qui est ainsi pressé en permanence contre la surface de l'arbre avec une certaine force de contact déterminée par le ressort. Les types de joints décrits ci-dessus fonctionnent généralement bien dans les pompes et autres dispositifs qui sont utilisés pour le pompage et la manipulation des fluides les plus divers. Toutefois, dans certaines branches, notamment dans l'industrie alimentaire, on rencontre des exigences partieulières en ce qui concerne le nettoyage et la stérilisation et les joints pour arbres rotatifs connus jusqu'ici ne satisfont que partiellement à ces exigences.Par exemple, en ce qui concerne le pompage de produits liquides de laiterie, tels que lait, crème, etc..., outre les exigences classiques d'étanchéité et d'économie, il est également nécessaire que les joints ne comportent pas de poches en contact avec le fluide pompé où la poussière pourrait s'accumuler, que les joints supportent les fluides de nettoyage (soude caustique, etc...) qui sont utilisés pour le lavage des pompes, et que les joints supportent le nettoyage avec de la vapeur surcha fée, ctest-à-dire qu'ils supportent un chauffage pendant un certain tempe à une température d'environ 140oc. Les dispositifs d'étanchéité connus n'ont pas été capables jusqu'à présent de pondre à ces exigences et il existe une demande importante, notamment dans l'industrie laitière, pour un joint adapté aux produits liquides de laiterie et qui présente un degré de résistance suffisant aux procédés agressifs de nettoyage nécessaires b la sauvegarde d'une hygiène satisfaisante. L'invention a pour but un dispositif d'étanchéité compatible avec les produits alimentaires liquides et qui ne présente pas les inconvénients des dispositifs d1 étanchéité connus. L'invention vise également un dispositif d'étanchéité qui puisse en outre être lavé et stérilisé per les procédés en usage dans la manipulation des produits alimentaires, et qui ne prdsente pas de poches susceptibles de recueillir la poassikre ou d'autres organes risquant de nuire à l'hygibne. le dispositif d'étanchéité suivant l'invention est bon marché et durable. En outre, dans ce dispositif, l'usure de l'élément d'étanchéité en contact avec la surface de l'autre peut être compensée automatiquement ou manuellement. Le dispositif d'étanchéité pour arbre tournant suivant l'invention comprend un passage de largeur réglable ouvert en direction de la surface de l'arbre et un élément d'étanchéité logé dans le passage. I1 est caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité comprend une lèvre d'étanchéité qui repose contre la surface de l'arbre et un jonc annulaire flexible reposant contre le côté de la lèvre d'étanchéité le plus éloigné de la surface de l'arbre, et disposé dans le passage de façon qu'en cas de réduction de la largeur du passage, il agisse sur la lèvre d'étanchéité en direction de la surface de l'arbre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et å l'examen du dessin annexé qui représente,à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention. Sur le dessin, on a représenté, en coupe, une partie d'une pompe b engrenages utilisée par exemple, pour le pompage du lait au cours de 1' opé- ration d'emballage du lait dans des emballages non repris. La partie de la pompe représentée comprend une portion d'une paroi d'extrOmité 1 et un arbre tournant 3 qui passe dans une ouverture 2 de la paroi 1. L'ouverture 2 présente sur son côté orienté en direction de l'intérieur du corps de pompe, un rebord 4 qui est d'un seul tenant avec la paroi 1 et sur le côté opposé un rebord 5 qui est séparable du corps de pompe. Entre les rebords 4 et 5, un dispositif d'étanchéité 6 suivant l'invention est monté dans l'ouverture 2.Ce dispositif comprend un porte-joint annulaire 7 qui peut se déplacer axialement dans l'ouverture. Entre le porte-joint 7 et le rebord 4 est formé un passage sensiblement en forme de U dans lequel est logé un élément d'étanchéité 8. L'élément d'étanchéité 8 comprend deux parties, une bague d'étanchéité 9 ayant une section sensiblement en forme de U dont le creux est orienté en direction du rebord et un jonc flexible 10 logé dans ce creux. La branche de la bague d'étanchéité 9 qui se trouve en regard de la surface de l'arbre tournant 3 forme une levre d'étanchéité il qui est pressée par le jonc flexible 10 contre la surface de l'arbre 3. Le jonc flexible 10 est de forme torique, il remplit complètement l'espace compris entre les branches de la bague 9 et dépasse un peu des bords extérieurs des branches, de façon à reposer contre la surface du rebord 4 la plus éloignée de l'intérieur du corps de pompe. La paroi inférieure qui relie les branches de la bague d'étanchéité 9 repose en même temps contre le porte-joint 7, de sorte que l'élément d'étanchéité 8 dans son ensemble remplit sensiblement totalement le passage existant entre le rebord 4 et le porte-joint 7. Comme indiqué plus haut, le porte-joint 7 peut se déplacer axialement dans l'ouverture 2, et dans le mode de réalisation décrit, il est pressé de façon permanente en direction du rebord 4 par un ressort spiral de compression 12 fixé entre le porte-joint 7 et le rebord 5. Le ressort 12 presse donc le porte-joint avec une certaine force prédéterminée en direction du rebord 4 et tend donc à diminuer la largeur du passage défini entre le porte-joint 7 et le rebord 4.L'élément d'étanchéité 8 disposé dans ce passage est donc soumis à une force de compression axiale qui d'abord et avant tout agit sur le jonc flexible 10, en matériau élastique tel qu'un caoutchouc aux silicones, qui, lorsqu'il est pressé avec une force accrue contre le rebord 4, se dilate radialement et accroît la pression de contact de la mièvre d'étanchéité 11 contre la surface de l'arbre 7. En m & e temps, la force axiale exercée par le ressort 12 assure que le jonc flexible repose de façon étanche aux liquides contre le rebord 4, de sorte que le fluide pompé à l'intérieur du corps de pompe est effectivement emrvêchd de s'échapper. Comme indiqué plus haut, l'élément d'étanchéité 8 suivant l'invention comprend deux parties qui ont des fonctions différentes et qui peuvent donc être fabriquées dans des matériaux différents possédant les propriétés optimales pour la fonction à remplir. La bague d'étant chéité 9,et notamment la livre d'étanchéité 11 doit être faite dans un matériau à faible frottement et présentant une grande résistance à l'usure, comme le tétrafluoréthylène, car la lèvre d'étanchéité est pressée de façon permanente contre la surface de l'arbre tournant 3. En ce qui concerne le jonc flexible 10, la résistance à l'usure n'est pas un facteur important puisqu'il est fixé et n'est en contact qu'avec des surfaces fixes.Par ailleurs, sa flexibilité est de première importance et il est donc fait dans un matériau élastique tel que du caoutchouc aux silicones. Ces deux matériaux > tétrafluoréthylène et caoutchouc aux silicones, résistent bien aux agents chimiques utilisés pour le ravage de la pompe et en outre ils supportent les températures élevées que nécessite la stérilisation à la vapeur de la pompe. Dans le mode de réalisation décrit, le ressort 12 adapte automatiquement la pression de la lèvre d'étanchéité contre la surface de l'arbre et compense donc également l'usure de la lèvre d'étanchéité de sorte que ltétanchéité de l'arbre est garantie pendant toute la durée de vie de l'élément d'étanchéité. On peut faire varier la pression de contact du ressort 12 contre le porte-joint 7 et, si on le désire, on peut également supprimer le ressort et le remplacer par un élément fileté permettant de déplacer axialement le porte-joint.L' élément fileté doit alors être ace ~ sible de l'extérieur du corps de pompe en vue de son réglage manuel. On peut envisager un dispositif simplifié suivant l'invention en supprimant la bague d'étanchéité 9 en forme de U et en la remplaçant par une simple lèvre d'étanchéité reliée par exemple au porte-joint 7, et pressée contre la surface de l'arbre au moyen d'un élément flexible remplissant l'espace entre le porte-joint 7 et le rebord 4. Dans la pratique, le réglage automatique de la pression de contact de la lèvre d'étanchéité 11 contre l'arbre tournant sous l'action du ressort augmente sensiblement la longévité de la livre d'étanchéité en meme temps que l'étanchéité est assurée indépendamment de l'usure de la lèvre d'étant chéité. Comme ce dispositif d'étanchéité est en outre peu onéreux et facile, à fabriquer, il convient parfaitement au domaine des pompes pour produits alimentaires liquides. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à l'exemple décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela du cadre de l'invention. C'est ainsi que le dispositif d'étanchéité suivant l'i m ention peut entre utilisé dans les domaines les plus variés où les exigences de résistance, de capacité d'étanchéité et d'économie sont particulièrement impératives. RgVENDICATIONS 1. Dispositif d' étanchéité pour arbre tournent comprennent un passage de largeur réglable ouvert en direction de la surface de 1' arbre et un élément d'étanchéité logé dans ledit passage, caractérisé en ce que ltélé- ment d'étanchéité (8) comprend une lèpre d'étanchéité (il) qui repose contre la surface de l'arbre et un jonc flexible (10) reposant contre le côté de la lèvre d'étanchéité (lui) le plus éloigné de la surface de l'arbre, ledit jonc flexible étant disposé dans le passage de façon à agir sur la lèvre d'étanchéité (ji) en direction de la surface de l'arbre en cas de réduction de la largeur du passage. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la lèvre d'étanchéité (ii) constitue l'une des branches d'une bague d'étant chéité (9) de section en forme de U, le jonc flexible (10) étant disposé entre les branches de la bague d'étanchéité (9) de façon à remplir complètement l'espace compris entre lesdites branches et à dépasser légèrement des bords extérieurs desdites branches. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le jonc flexible (10) est un jonc torique. 4. Dispositif suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le jonc flexible (10) disposé entre les branches de la bague d'étant chéité (9) repose contre la surface de limite du passage la plus proche de la surface de pression et en ce que la paroi de fond, reliant les branchus de la bague d'étanchéité en forme de U repose contre la surface de limite opposée du passage. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la largeur du passage est réglable par déplacement axial d'un support annulaire (7) de l'élément d'étanchéité (8) qui limite la largeur du passage. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le support (7) est chargé par un ressort dans le sens du passage. 7. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le support (7) peut Outre déplacé axialement par rapport à l'arbre (3) au moyen d'un élément fileté. 8.Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que la lèvre d'étanchéité (11) est faite dans un matériau à faible friction et présentant une grande résistance à l'usure, comme le tétrafluoréthylbne. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le jonc flexible (10) est fait dans un matériau élas- tique tel que du caoutchouc aux silicones.