Brevet FR2459414A1 — publié le 19810109

La présente invention concerne un presse- étoupe en vue d'assurer l'étanchéité de traversées d'arbres dans des carters d'appareil par compression d'un matériau d'étoupage contre l'arbre, le matériau d'étoupage étant enfermé dans un corps de presseétou- pe muni d'un logement en forme de douille et entou- rant l'arbre, et pouvant être comprimé axialement par une bride. Dans le cas de l'étanchéification de tra- versées d'arbres au moyen de presse-étoupe, par suite d'une flexion de l'arbre et de son coincement ou par suite de mouvements excentriques de l'arbre, des pres- sioW unilatérales radiales s'exercent sur le matériau d'étoupage, qui sont sensiblement plus importantes que celles qui ont été appliquées pour l'étanchéité au moyen de la bride du presse-étoupe, de sorte que le matériau d'étoupage subit une usure accrue et doit être remplacé. Ces surcharges radiales excessives s'exerçant sur le presse-étoupe apparaissent en par- ticulier dans des machines mettant en oeuvre des for- ces élevées, par exemple lors de la transformation de matières plastiques et visqueuses. La présente invention a pour objet d'évi- ter ces surcharges du matériau d'étoupage à la suite de mouvements radiaux ou de nutation de l'arbre, sans que le fonctionnement du presse- étoupe ou son effet d'étanchéité en soit altéré. Ce problème est, selon l'invention, résolu par le fait cue le corps du presse-étoupe est supporté élastiquement radialement sur le carter de l'appareil et rendu étanche par un élément intermédiaire élas- tique disposé entre eux, des organes de liaison, équi- pés d'un élément intermédiaire élastique, étant pré- vus pour le maintien du corps du presse-étoupe dans une direction principalement axiale entre le carter de l'appareil et le corps du presse-étoupe. Grâce au support élastique radial du corps du presse-étoupe, celui-ci peut suivre des coincements ou des mouvements de nutation de l'arbre, une sur- charge du matériau d'étoupage étant ainsi évitée. Le mouvement d'écartement radial du presse-étoupe s'en- suivant est rendu possible, étant donné qu'également le support du corps du presse-étoupe s'effectue axia- lement par utilisation d'un élément intermédiaire élas- tique. Grâce à ce support, le presse-étoupe est main- tenu solidement sur le carter de l'appçreil, et il absorbe les forces axiales apparaissant sur le presse- étoupe par suite de la différence de pression entre l'intérieur du carter et l'environnement. Afin cependant de permettre une mobilité radiale limitée du corps du presse-étoupe, ce dernier s'appuie axia- lement, par exemple, par l'intermédiaire d'un anneau de glissement, sur le carter de l'appareil. Des va- riantes avantageuses dupresse-étoupe anparaUtront à l'homme de l'art à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation. L'arbre 1 s'étend de manière habituelle à travers un corps 2 de presseétoupe qui se compose de la bride 3 insérée partiellement dans celui-ci, de l'anneau de fond 4 et de l'étoupage 5. Grâce à des vis de pression 19 réparties circonférentiellement, dont l'une est représentée en pointillés sur la figure, et qui réunissent un rebord 20 de la bride 3 à un re- bord 21 du corps 2 du presse-étoupe, le matériau d'é- toupage 5, qui est enroulé autour de l'arbre, peut être comprimé axialement contre l'anneau de fond 4, si bien au'une pression radiale s'exerce sur la péri- phérie de l'arbre 1 par suite de la déformation du matériau d'Étoupage. Radialement vers l'extérieur, le logement 22 en forme de douille du corps 2 du presse-étoupe est adjacent à un anneau 6 en caoutchouc élastique qui est enserré entre une bague 8 en forme d'équerre en coupe et une bride de fixation 9. La bague 8 et la bride de fixation 9 sont fixées de façon rigide à la taroi 17 du carter de l'appareil par des vis 10 réparties circonférentiellement, qui sont représen- tées en pointillés sur la figure. Selon l'énoncé de la revendication 1, ces éléments fixés de façon rigi- de au carter de l'appareil sont considérés comme fai- sant partie de celui-ci, La bague 6 en caoutchouc élas- tique constitue l'élément intermédiaire élastique, disposé entre le carter 17 de l'arpareil et le corps 2 du presse-étoupe. La bague 6 en caoutchouc élastique s'ap- plique de façon hermétique aux parois internes de la bague 8, à la périphérie du logement 22 en forme de douille et à un côté de la bride de fixation 9, de façon à garantir une étanchéité sûre dans le cas d'une mobilité radiale du presse-étoupe. La bague 6 peut être en forme de gaine souple et être soumise à la Dression interne d'un gaz ou d'air, de manière à obtenir une avplication par pression variable contre les parois précitées. La bague 8 est rendue étanche vis-à-vis de la paroi 17 de l'appareil par une ba- gue d'étanchéité 18 en forme de disque, La mobilité radiale du corps 2 du presse-étoupe est assurée à l'encontre de la force élastique de la bague 6 par un anneau de glissement 16, par l'intermédiaire duquel l'extrémité tournée vers la paroi 17 de l'appareil du corps 2 du presse-étoupe s'appuie sur le carter de l'appareil ou sur la bague 8. Cet anneau de glissement 16 peut par exemple être en PTFE ("Téflon"). La bride de fixation 9 et le rebord 21 du corps 2 du presse-étoupe sont réunis par des boulons il répartis à la périphérie de la bride. L'extrémité de boulon s'étendant à travers la bride de fixation 9 est maintenue à pivotement par sa tête 23 sur la bride de fixation 9, et l'écrou 15 vissé sur l'au- tre extrémité du boulon s'appuie, par l'intermédiaire d'un ressort Belleville 13 et d'un disque support 12 présentant une surface conique, sur le rebord 21. Com- me les alésages pratiqués dans la bride de fixation 9 et le rebord 21, destinés à recevoir les boulons 11, sont de diamètre supérieur au diamètre de ces derniers, les boulons 11 peuvent décrire un mouvement de pivotement en adaptation au mouvement du corps 2 du presse-étoupe, comme indiqué en pointillés sur la Figure, qui s'étendent le long de l'axe du boulon. Le mouvement de basculement ou de nutation possible de l'arbre 1, conjointement avec le corps 2 du pres- se-étoupe et la bride 3, qui provoquent ce mouvement de pivotement des boulons 11, est indiqué en pointil- lés sur la figure. Il va sans dire que de nombreuses variantes de réalisation du pressé-étoupe décrit sont pos- sibles. Par exemple, la bague 6 peut également pré- senter une section anguleuse et être appliquée par la pression d'un fluide. Mais elle peut également être réalisée massivement ou comporter un noyau en un ma- tériau mousse. En vue d'accroître sa résistance à des attaques chimiques, la bague 6 peut également être en- tourée par une gaine 7, par exemple en PTFE. De nom- breux moyens équivalents sont également possibles pour la liaison entre la bride de fixation 9 et le re- bord 21, qui assurent un maintien du corps 2 du presse- étoupe sur la bride de fixation 9 ou sur le carter de l'appareil et ainsi une mobilité limitée du corps 2 du Dresse-étoupe. L'élasticité de la bague 6, en association avec son effet d'étanchéité, résout de façon simple le Droblème ineiqué dans le préambule, si bien nue le presse-étoupe peut suivre les mouvements de l'arbre, sans qu'une usure accrue du matériau d'étoupage 5 n'apparaisse. La mobilité du presseétoupe Permet éga- lement l'utilisation de matériau d'étoupage relative- ment dur, ainsi qu'il est souvent nécessaire pour assurer l'étanchéité vis-à-vis de pressions élevées et en raison du tvpe du milieu à étanchéifier. Il va sans dire que le presse-étoupe peut présenter différentes formes de réalisation en soi con- nues, comme par exemple également selon le brevet français n0 1.144.943, dans lequel entre la paroi in- terne du logement en forme de douille du corps 2 du presse-étoupe et le matériau d'étoupage 5, est prévue une cavité qui est en communication avec une source de pression, de façon à pouvoir agir sur la pression d'application du matériau d'étoupage grâce à la pres- sion d'un fluide. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, un fluide de refroidissement peut également être amené à travers la cavité de la bague 16 en un courant continu afin d'éviter une surchauffe de la bague et de parties adjacentes. REVENDICATIONS I - Douille d'étanchéité de traversées d'arbres dans des carters d'appareil par compression d'un matériau d'étoupage contre l'arbre, le maté- riau d'étoupage étant enfermé dans un corps (2) de Dresse-étoupe entourant l'arbre, équipé d'un lo- gement (22) en forme de douille et pouvant être comprimé axialement par une bride (3), caractérisée en ce oue le corps (2) du presse-étoupe est supporté élastiquement radialement sur le carter (17,8,9) de l'appareil et est rendu étanche par un élément in- termédiaire (6) élastique disposé entre eux, des or- ganes de liaison (11) équipés d'un élément inter- médiaire (13) élastique étant prévus pour le main- tien du corps (2) du presse-étoupe dans une direc- tion principalement axiale entre le carter (17,8,9) de l'appareil et le corps (2) du presse-étoupe. 2 - Douille selon la revendication 1, ca- ractéris&en ce que le corps (2) de celui-ci s'appuie axialement sur le carter (17,8,9) de l'appareil par l'intermédiaire d'un dispositif de palier (16) agissant axialement. 3 - Douille selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que le dispositif de palier comporte un anneau de glissement en forme de disque, qui est adjacent au côté frontal du logement (22) en forme de douille du corps (2) du presse-étoupe. 4 - Douille selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que l'élément intermédiaire (6) élas- tique est un anneau en caoutchouc élastique. 5 - Douille selon la revendication 4, ca- ractéris&-en ce que la bague (6) entoure une cavité dans laquelle s'exerce la pression d'un milieu ga- zeux ou liquide. 6 - Douille selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que la bague (6) est enfermée dans une chambre annulaire ouverte en direction du côté du logement (22) en forme de douille du corps (2) du pres- se-étoupe, aux parois internes de laquelle elle s'ap- plique élastiquement et ainsi de façon hermétique. 7 - Douille selon la revendication 1, caractérisée en ce que les organes de liaison entre le carter (17,8,9) de l'appareil et le corps (2) du presse-étoupe sont des boulons (11), qui sont main- tenus à pivotement à proximité d'une de leurs extré- mités dans le carter de l'appareil et sont réunis par leur autre extrémité à pivotement à une bride (21) du corps (2) du presse-étoupe. 8 - Douille selon la revendication 7, ca- ractérisée en ce que l'autre extrémité des boulons (11) s'étend à travers la bride (21) du corps (2) du presse-etoupe et est soutenue sur la bride (21) par l'intermédiaire d'un disque support (12) présentant une surface conique ainsi que par un élément inter- médiaire élastique (13). 9 - Douille selon la revendication 5, caractérisée en ce que la bague (16) est équipée de raccords pour la canalisation de traversée d'un flui- de de refroidissement.