Brevet FR2463339A1 — publié le 19810220

1. La présente invention concerne un joint mécanique étanche perfectionné. Les joints mécaniques étanches classi- ques servent à séparer des fluides différents et comprennent une bague d'étanchéité rotative reliée en rotation à un arbre tournant, une face d'étanchéité étant en contact avec une fa- ce d'étanchéité d'une bague d'étanchéité stationnaire reliée à un logement ou analogue, l'une des bagues ou les deux ba- gues pouvant se déplacer axialement et étant sollicitées élastiquement l'une vers l'autre de façon à assurer dès enga- gements d'étanchéité entre faces. La déformation du support de la bague d'étanchéité, soit de l'arbre, soit du logement qui se produit principalement pour des questions de tempéra- ture est transmise aux bagues, ce qui provoque leur déforma- tion et un mauvais fonctionnement du joint. On peut s'atten- dre à une certaine usure des faces d'étanchéité à cause de leur vitesse de rotation qui peut être importante dans les applications à haute vitesse. Selon la présente invention, on prévoit un joint mécanique assemblé comprenant une bague d'étanchéité rotati- ve, une bague d'étanchéité stationnaire et une bague d'étan- chéité intermédiaire flottante ou centrale, cette dernière ayant des faces d'étanchéité distantes l'une de l'autre, l'une des faces étant en contact avec la face d'étanchéité de la bague rotative et l'autre face avec la face d'étan- 2. chéité de la bague stationnaire. La bague d'étanchéité cen- trale est centrée par le logement tout en pouvant tourner librement, le logement constituant un palier pour celle-ci. L'une des caractéristiques importantes de la présente inven- tion est l'excentricité des faces d'étanchéité de la bague centrale; les faces sont décentrées l'une vis-à-vis de l'au- tre et vis-à-vis de l'axe de l'ensemble. Ainsi, les faces d'étanchéité de la bague centrale peuvent fonctionner en faces tournantes ou en faces stationnaires ou en faces tour- nantes avec des vitesses de rotation différentes de la vi- tesse de l'arbre en fonction de la friction différentielle se produisant à tout instant entre les faces d'étanchéité en contact. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci- joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation de la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe d'un second mode de réalisation de la présente invention; et La figure 3 est une vue de dessus d'une face d'étan- chéité de la bague centrale, la face située à distance étant représentée par des pointillés. En liaison maintenant avec la figure 1, un joint mécanique assemblé 10 est associé à un arbre tournant 12 et à un logement stationnaire 14 constitué de plusieurs parties. L'ensemble 10 comprend une bague d'étanchéité stationnaire 16 reliée par une bague à collet 18 et des boulons 20 au lo- gement 14, une bague d'étanchéité rotative 22 et une bague d'étanchéité centrale 24. La bague rotative 22 entoure un manchon fourreau 26 qui est claveté à l'arbre 12 par une cla- vette 28 dans des rainures 30,32, et est clavetée par une clavette 34, reçue dans des rainures 36 et 38 de la bague 22 et d'un corps tournant 40 comportant une face plane, respec- tivement. Une coupelle élastique en forme de U 42 est placée dans une cavité 44 du corps 40. Un organe suiveur 46 en for- me de U vient en contact avec la coupelle 42 et est sollici- 3. té élastiquement vers cette coupelle par une pluralité de ressorts 48 reçus dans des alvéoles 50 pratiquées dans un support de ressort 52 entourant le manchon fourreau et en- touré par une partie de l'organe 46. Les ressorts 48 solli- citent ainsi la bague 22 vers la bague centrale 24. La bague centrale a des faces opposées 54 et 56 qui viennent en con- tact avec des faces d'étanchéité 58 et 60 des bagues 16 et 22, respectivement. La périphérie extérieure de la bague centrale 24 est contenue dans la bague à collet 18 et une partie 62 de la bague 18 agit en palier pour la bague 24. Les faces 58 et 60 des bagues 16 et 22 peuvent être en carbure de titane, en carbure de tungstène, en ma- tériau dit stellite, en oxyde d'aluminium et analogues; la bague centrale 24 peut être en carbone alors que la partie 62 de la bague à collet 18 peut être revêtue du même maté- riau que les faces 58 et 60. Les faces 54 et 56 sont décentrées par rapport aux faces 58 et 60, respectivement; elles le sont également l'une par rapport à l'autre, comme cela est représenté en figure 3. Un second mode de réalisation de la présente inven- tion est représenté en figure 2. L'agencement des parties est la même que dans le mode de réalisation de la figure 1, et les mêmes numéros de référence sont utilisés. La différence principale réside dans les matériaux utilisés pour les ba- gues d'étanchéité 16, 22 et 24 et la surface de palier 62. Dans ce mode de réalisation, les bagues 16 et 22 et la sur- face 62 sont en carbone ou en matériau ressemblant au carbo- ne, alors que la bague centrale 24 ou au moins ses faces 54, 56 sont constituées de carbure de titane, de carbure de tungstène, de stellite, d'oxyde d'aluminium et analogues. Le système d'entraînement de la partie droite du joint (en regardant les figures) est le même que celui qui a été décrit dans le brevet des EtatsUnis d'Amérique no 3.858.890, au nom de la demanderesse, en date du 7 janvier 1975. C'est pourquoi ce système d'entraînement ne fait pas partie de la présente invention; ses composants, bien que représentés, ne sont pas décrits en détail. 4. Le joint de la présente invention présente deux ensembles de surfaces d'usure qui sont fournies par les faces d'étanchéité en contact. La bague centrale peut fonctionner en bague stationnaire-ou en bague tournante selon la friction différentielle se produisant à l'une de ses faces d'étanché- ité. En d'autres termes, le joint réalisé par la bague cen- trale se produira sur l'une ou l'autre surface de contact selon que l'une ou l'autre surface aura à ce moment là le' coefficient de frottement le plus faible; cette surface de contact s'usant et son coefficient de frottement augmentant, le joint sera alors réalisé par l'autre face ou surface de contact. Chaque fois que le joint est démarré et'arrêté, il- y aura passage de l'une des surfaces d'usure à l'autre; le fait d'avoir deux ensembles de surfaces d'usure permet d'ac- croître la durée de vie du joint. Le fonctionnement alterné des surfaces d'usure est renforcé par le fait que les surfa- ces-de la bague centrale sont décentrées par rapport à sa surface de contadt. et par rapport également à l'autre. Lors de lVessai d'un joint construit selon la pré- sente invention,-on a observé que, dans la position -immobi- le, le joint permettait une légère fuite à travers les faces d'étanchéité. Ainsi, un film de fluide existe entre ces fa- ces. Par conséquent, le couple au démarrage du joint est faible. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits; elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications-qui apparaîtront à l'homme de l'art. 5. REVEND ICAT IONS 1 - Joint mécanique assemblé, prévu pour être associé à un arbre rotatif (12) et à un logement (14),compor- tant un joint d'étanchéité rotatif (22), un joint d'étanchéi- té stationnaire (16) et un joint d'étanchéité central (24) entre les joints d'étanchéité stationnaire et rotatif, le joint d'étanchéité central comportant des faces distantes l'une de l'autre (54e 56) qui sont respectivement en contact avec une face (58, 60) de la bague d'étanchéité stationnaire et de la bague d'étanchéité rotative, la bague d'étanchéité centrale étant centrée dans un palier périphérique (62) prévu pour elle, caractérisé en ce qu'une face d'étanchéité (54) de l'une des faces d'étanchéité en contact est décentrée par rapport à l'autre face d'étanchéité (56). 2 - Joint mécanique assemblé selon-la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les faces d'étanchéité (54, 56) de la bague d'étanchéité centrale sont décentrées par rapport aux faces d'étanchéité respectives (58, 60) des faces d'étan- chéité en contact des bagues d'étanchéité stationnaire et ro- tative (16, 22). 3 - Joint mécanique assemblé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les faces d'étanchéité (54, 56) de la bague d'étanchéité centrale (24) sont décentrées l'une par rapport à l'autre.