Brevet FR2433144A1 — publié le 19800307

La presente invention concerne un dispositif d'étanchéité pour .fluide .destine a assurer l'étanchéité entre .deux enceintes contenant un fluide soumis a des pressions différentes. En particulier, la présente invention concerne un dispositif d'etancheite destiné à assurer l'étanchéité autour des pistons des pompes, moteurs et compresseurs ainsi qu'autour des arbres, pièces. cylindriques ou surfaces analogues pénétrant dans une enceinte dans laquelle règne une pression, etc. On sait que le rendement de telles machines génératrices ou réceptrices avec fluide sous pression dépend pour une part importante de l'étanchéité entre les deux enceintes, en particulier autour des pièces séparant ou traversant la paroi séparant les deux enceintes. Ainsi pour éviter les pertes dues aux fuites pouvant se produire entre deux enceintes à des pressions différentes, divers dispositifs ont été proposés. Parmi ces dispositifs connus, les plus couramment employés sont le presse-étoupe ou les garnitures mécaniques telles que l'anneau de carbone, la bague d'étan chéité en métal ou en matière plastique ou similaire.Toutefois, avec les différents types de dispositifs d'étanchéité connus, l'étanchéité obtenue est souvent une étanchéité par contact entrainant en général des pertes par frottement ainsi qu t une usure des pièces en mouvement l'une par rapport à l'autre. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un dispositif d'étanchéité assurant l'étan- chéité autour de deux pièces dont l'une est en mouvement par rapport à l'autre, dans lequel il n'y a aucun contact entre la pièce mobile et la pièce fixe qui l'entoure. La présente invention a donc pour objet un dispositif d'étanchéité par pression de fluide destiné à assurer l'étanchéité entre une pièce fixe et une pièce mobile reliant deux enceintes soumises à des pressions différentes, caractérisé en ce que l'une des deux pièces est munie sur au moins une partie de sa surface périphérique d'au moins une gorge orientée de manière à créer sous l'effet du mouvement de la pièce mobile une contre-pression entre les deux enceintes. La contre-pression ou pression de refoulement ainsi créée du fait du mouvement de la pièce mobile et de la section de la gorge, réduit le débit de fuite entre l'enceinte haute pression et l'enceinte basse pression. Selon une autre caractéristique de la présente invention dans le cas od la pièce mobile est en mouvement de rotation par rapport à la pièce fixe, à savoir dans .le cas d'un arbre tournant, la gorge périphérique prévue sur -l'-arbre bu sur le carter fixe qui l'entoure est constituée par un filetage. De préférence, le filetage est trapézoidal ou triangulai.remais d'autres formes de filetage peuvent être envisagees. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description de divers modes de réalisation faite ci-après avec référence aux dessins ciannexés dans lesquels Fig. 1 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif d'étanchéité par pression de fluide conforme à la présente invention dans le cas d'un ensemble pistoncylindre; Fig. 2 est une vue en coupe schématique d'un dispositif d'étanchéité par pression de fluide conforme à la présente invention dans le cas d'un arbre tournant selon un premier mode de réalisation, Fig. 3 est une vue en coupe schématique d'un dispositif d'étanchéité par pression de fluide conforme à la présente invention dans le cas d'un arbre tournant selon un second mode de réalisation;; Fig. 4 est une vue en coupe schématique d'un dispositif d'étanchéité par pression de fluide conforme à la présente invention dans le cas de deux surfaces dont l'une est en mouvement par rapport à l'autre, ces deux surfaces étant à directrices non circulaires. La figure 1 représente un ensemble piston-cylindre. Cet ensemble est constitué de manière connue d'un cylindre 1 à l'inté- rieur duquel un piston 2 est animé d'un mouvement de translation alternatif. Conformément à la présente invention, le corps du piston 2 est muni sur sa périphérie d'un ensemble de gorges 3 prbsen- tant une section triangulaire et une surface extérieure tronconique, les gorges 3 étant, de préférence, prévues à chaque extrémité du corps de piston 2. La figure 2 représente .le cas où le dispositif d'étanchéité de la présente invention est utilisé avec un arbre tournant, par exemple, dans. une pompe centrifuge. Dans cette figure, la référence 10 désigne une enceinte contenant un fluide soumis à une pression dite basse pression, tandis que la référence li désigne une enceinte contenant un fluide soumis à une pression dite haute pression, les deux dites enceintes étant séparées par une paroi 18.Le dispositif d'étanchéité permettant -d'assurer l'étanchéité autour de l'arbre 12 traversant la paroi 18 séparant les enceintes 10 et 11, est constitué par une chambre à huile 13 délimitée dans ladite paroi 18 par un carter fixe 14 de forme cylindrique ou non,comportant une chambre d'admission d'huile 15 et une chambre d'échappement d'huile 16, ainsi que par une partie d'arbre 12 munie d'un filetage 17. Du fait de la rotation de l'arbre 12 et du pas du filetage 17, on crée dans la chambre à huile 13 une pression s'opposant à la pression de refoulement entre les enceintes haute pression 11 et basse pression 10. La figure 3 représente un autre mode de réalisation du dispositif d'étanchéité conforme à la présente invention appliqué à un arbre tournant. Le dispositif d'étanchéité assurant l'étanchéité autour de l'arbre 20 traversant la paroi 21 séparant l'enceinte haute pression 22 et ltenceinte basse pression 23, est constitué par un carter fixe 24 ménagé autour de l'arbre 20 dans ladite paroi, le- carter formant chambre à huile 25. Ledit carter comporte-une chambre d'admission d'huile 26 et une chambre d'échappement d'huile 27. Conformément à la présente invention, un filetage 28 est creusé dans le carter 24. Ainsi la rotation de l'arbre 20 et le pas du filetage 28 du carter 24 créent une pression qui s'oppose à la pression de refoulement entre les deux enceintes, empêchant ainsi tout débit de fuite autour de l'arbre. Le dispositif d'étanchéité ci-dessus décrit ne s'applique pas uniquement aux surfaces cylindriques mais peut, comme repre senté à la figure 4, s'appliquer à deux surfaces quelconques dont l'une, le rotor 30 est en mouvement par rapport à un stator 31, le rotor 30 dans le mode de réalisation représenté étant muni, au niveau de sa partie séparant les deux enceintes 32 et 33 soumises à des pressions différentes, de rainures 34. Les modes de réalisation ci-dessus décrits sont susceptibles de recevoir de nombreuses modifications sans sortir du cadre des revendications ci-après. R E. V E N D I C A T I O N S 1.- Un dispositif d'étanchéité par pression.de fluide des tiné à assurer l'étanchéité entre une pièce fixe et une pièce mobile reliant deux enceintes soumises à des pressions différentes, caractérisé en ce que l'une des deux pièces est munie sur au moins une partie de sa surface périphérique d'au moins une gorge ou rainure orientée de manière à créer sous l'effet du mouvement de la pièce mobile une contre-pression entre les deux enceintes. 2.- Un dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas où la pièce mobile est en mouvement de rotation par rapport à la pièce fixe, la gorge périphérique prévue sur l'une ou l'autre des pièces est constituée par un filetage.