Brevet FR2461869A1 — publié le 19810206

1.- L'invention concerne un dispositif d'étanchéité pour arbre de commande de soupape de contrôle d'échappement. En général une soupape de contrôle d'échappement pour moteurs à es- sence est reliée, par un arbre de commande, à un diaphragme action- né par la pression différentielle entre une pression de surcharge du moteur et la pression existant avant la surcharge. Par suite il est nécessaire d'assurer l'étanchéité du cazter sous pression dont sort l'arbre de commande, Classiquement une étanchéité de ce type est assurée par un simple joint annulaire 2 glissant sur l'arbre de commande 1 et se bloquant entre une partie recourbée 3a de la paroi latérale du carter sous pression 3 et un élément de fixation 4, comme indiqué sur la figure 1. Par suite, lorsque l'arbre de com- mande 1 va et vient cycliquement, la partie recourbée 3a de la paroi latérale du carter sous pression 3, et l'élément de fixation 4, subissent un effort dirigé vers l'extérieur. Il en résulte que la partie recourbée Sa et l'élément de fixation 4 s'ouvrent en formant des interstices entre la partie recourbée Sa et le joint annulaire 2 et entre l'élénent de fixation 4 et le joint annulaire 2. Cela détériore considérablement l'étanchéité entre le carter sous pression 3 et l'arbre de commande 1. D'autre part le carter sous pression 5 et l'arbre de commande 1 peuvent se monter dans différentes positions sur un corps de turbogénérateur. Par suite l'extrémité de l'arbre de commande 1 située à l'intérieur du carter sous pression peut subir des oscillations tout à fait différentes de celles du carter extérieur, bien que les oscillations de cet arbre de commande et de ce carter sous pression soient produites par le même moteur. L'extrémité de l'arbre de commande située à l'intérieur du carter sous pression est maintenue en place par un diaphragme, mais les mouv ements d'oscillation de celle-ci qui, comme indiqué ci-dessus, diffèrent complètement de ceux du carter Sous pression, ne peuvent être suffisamment pris en compte et amortis par le diaphragme, de sorte qu'au bout d'un certain temps ce diaphragme se trouve nécessairement détérioré. D'autre part une soupape de contrôle d'échap- pement pour moteurs diesel ne nécessite pas l'utilisation d'une chambre de pression négative, ce qui contribue encore à détériorer les caractéristiques d'étanchéité de la soupape. Par suite ce type de soupape de contrôle d'échappement ne pose pas de problèmes 2.- d'étanchéité sous cet aspect, mais laisse actuellement sans solu- tion les problèmes de rupture du diaphragme provoqués par les oscillations relativement irrégulières de celui-ci. L'invention a pour but de pallier les incon- vénients ci-dessus des dispositifs d'étanchéité de technique antérieure, pour arbre de commande de soupape de contrôle d'échappement. L'invention a également pour but de créer une structure très simple de joint d'étanchéité double entre l'arbre de commande et la partie du carter sous pression dont sort cet arbre, de manière à améliorer considérablement l'étanchéité de la structure de joint et l'endurance du diaphragme. A cet effet l'invention concerne un dispositif d'étanchéité pour arbre de commande d'une soupape de contrôle du débit de gaz d'échappement envoyé à la roue de turbine d'un turbogénérateur, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un joint d'étanchéité annulaire et une garniture annulaire situés tous deux dans la partie du carter sous pression traversée par l'arbre de commande. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la descrip- tion détaillée qui suit et qui se réfère aux dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 illustre un dispositif d'étan- chéité pour arbre de commande de soupape de contrôle d'échappement selon l'art antérieur, et - la figure 2 représente une vue en coupe d'une forme préférée de réalisation d'un dispositif de joint d'étanchéité selon l'invention' Sur la figure 2 la référence 10 désigne un carter sous pression constituant le corps principal d'un mécanisme de command sensible à la pression et destiné à contrôler le degré d'ouverture d'un orifice d'échappement. L'intérieur du carter sous pression est divisé en une chambre de pression positive 12 et une chambre de pression négative 13 par un diaphragme 11 constituant l'élément de commande sensible à la pression. Un conduit 14 d'application d'une pression de surcharge débouche dans la chambre de pression positive 12, tandis qu'un conduit 15 destiné à appliquer une pression de pré- surcharge débouche dans la chambre de pression négative 13. 3.- L'arbre de commande 16 destiné à actionner la soupape de contrôle d'échappement qui sera décrite ci-après, est fixé par son extrémité de base à la partie centrale du diaphragme 11 par l'intermédiaire de rondelles 17, 18 résistant à la pression. L'arbre de commande 16 comporte une rainure annulaire 19 dans la partie de son pourtour située dans la cham- bre de pression négative 13. Un rebord intérieur d'épaisseur renforcée 20a d'un autre diaphragme 20 monté dans la chambre de pression négative 13, vient s'adapter dans la rainure annulaire 19. Par suite le diaphragme 20 monté par sa partie centrale dans la surface périphérique circulaire de l'arbre de commande 16, peut venir en position repliée suivant les mouvements de va et vient de l'arbre de commande 16. Le diaphragme 20 est libre par rapport à la partie du carter sous pression 10 formant la chambre de pression négative 13, mais les caractéristiques d'étanchéité du diaphragme 20 par rapport à la surface intérieure de la paroi du carter 10 se trouvant du côté sortie de l'arbre de commande, sont conservées. Un ressort 22 poussant en permanence l'arbre de commande 16 dans le sens de fermeture de la soupape (c'est-à- dire vers la chambre de pression positive 12), est monté entre une rondelle de réception de pression 21 en contact avec la surface de réception de pression du diaphragme 20, et la rondelle de récep- tion de pression 17 du diaphragme 11 servant dorgane de commande sensible à la pression. Le diaphragme 20 se trouve ainsi maintenu, par l'élasticité du ressort 22, entre la surface intérieure de la paroi de la chambre de pression négative 13 située du côté sortie de l'arbre de commande, et la rondelle de réception de pression 21. Cette force de pression du diaphragme augmente lorsque l'arbre de commande 16 se déplace dans le sens d'ouverture de la soupape en comprimant le ressort 22, de manière à assurer efficacement l'étan- chéité de la partie comprimée du diaphragme 20. Ce diaphragme 20 comporte un rebord d'engage- ment d'une seule pièce 20b. Ce rebord 20b s'engage contre la surface de pourtour circulaire de la rondelle de réception de Pression 21 pour empêcher ainsi le diaphragme 20 de glisser de la Surface intérieure de la paroi du carter 10 venant en contact avec le diaphragme 20 et la rondelle de réception de pression 21. 4.- L'espace compris entre la paroi de la chambre de pression négative 13 située du côté sortie de l'arbre de commande et cet arbre de commande 16, se trouve ainsi fermé de manière étanche par le diaphragme 20. Cet arbre de commande 16 se trouve en outre scell é de manière étanche dans sa partie située à l'extérieur du diaphragme 20. Un joint d'étanchéité annulaire 23 s'adapte sur la partie de surface circulaire extérieure de l'arbre 16 située au voisinage et à l'extérieur du diaphragme 20. le joint annulaire 23 se trouve comprimé et maintenu en place, sur ses deux côtés, entre la paroi 10a de la chambre de pression négative 13 située du c8té sortie de l'arbre de commande, et un élément de porte joint 25 Placé vers l'intérieur à une certaine distance dela paroi 10a et soudé, par sa base à la surface périphérique intérieure du carter 10. Une garniture annulaire 24 en matériau élastique tel que du caoutchouc, est insérée entre la partie intermédiaire de la section de surface intérieure du carter opposée au joint d'étan- chéité annulaire 23, et la surface périphérique circulaire de ce joint annulaire 23. le joint d'étanchéité annulaire 23 peut se fixer à la partie du carter 10 formant la chambre de pression négative 13, et la garniture annulaire 24 peut être montée entre l'arbre 16 et le joint d'étanchéité annulaire 23. Il apparaît clairement d'après ce qui précède que l'espace entourant l'arbre de commande 16, du côté sortie de celui-ci, est fermé de manière étanche par le joint annulaire 23 et la garniture 24. Le diaphragmé 20 de ce joint double constitué Par le diaphragme 20 et le joint annulaire 23 peut ttre supprimé lorsqu'on ne recherche que des caractéristiques d'étanchéité moyennes ou lorsque l'utilisation du seul joint annulaire 23 suffit, ou encore dans le cas d'une soupape de contrôle d'échap- pement pour moteurs diesel ne nécessitant pas de chambre de pression négative, comme cela sera décrit ci-après. Une soupape de contrôle d'échappement 27 est associée en fonctionnement à l'extrémité extérieure de l'arbre de commande 16 par l'intermédiaire d'un levier 26. Cette soupape 27 sert à ouvrir ou fermer un passage de dérivation d'échappement 28 Pour turbogénérateur, de manière à contrôler ainsi le débit des gaz d'échappement appliqués à une roue de turbine. Quand la Pression de surcharge pénétrant dans la chambre de pression positive 246 1869 5.- 12 dépasse la force élastique du ressort 22, ou quand une pres- sion de pré-surcharge dépassant la force élastique du ressort 22, est appliquée à la chambre de pression négative 13, le diaphragme 11 servant d'organe de commande sensible à la pression, entre en action. Par suite la soupape de contrôle d'échappement 27 est actionnée, en réponse au mouvement du diapbragme 11; par l'arbre de commande 16 et le levier 26. Une description plus détaillée du fonctionnement du dispositif ci-dessus ne s'impose pas ici et ne sera donc pas donnée. Une soupape de contrôle d'échappement pour moteurs diesel est légèrement différente de la soupape décrite ci- dessus en ce qu'elle ne nécessite pas de chambre de pression négative 13. Par suite les caractéristiques d'étanchéité du joint annulaire 23 et de la garniture 24 ne sont pas aussi importantes Pour ce dernier type de soupape. En d'autres termes une telle soupape de contrôle d'échappement doit simplement ôtre capable de supprimer les mouv ements irréguliers de l'extrémité de l'arbre de commande risquant d'endommager le diaphragme à l'intérieur du carter sous pression. Selon l'invention décrite ci-dessus, un joint d'étanchéité annulaire s'adapte et se serre autour d'un arbre de cormrmande destiné à ouvrir et à fermer une soupape de contrôle d'échappement pour turbogénérateur, et une garniture se trouve fixée en place entre le joint annulaire et la paroi d'un carter sous pression dont sort l'arbre de commande. Cela permet ainsi d'obtenir un double joint d'étanchéité de l'espace compris entre la paroi du carter sous pression, dont sort l'arbre de commande, et la surface extérieure de cet arbre de commande lui-même, ce résultat étant obtenu grâce à la présence du joint d'étanchéité annulaire et de la garniture. Cette disposition permet d'améliorer considérablement les performances du diaphragme. Par suite le dispositif de joint selon l'invention permet d'atteindre d'excel- lentes caractéristiques pratiques en assurant un fonctionnement convenable très doux du diaphragme et en contrôlant le degré d'ouverture de la soupape par une commande réalisée à partir du mouvement du diaphragme. 6.- REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'étanc héité pour arbre de commande (16) d'une soupape (27) de contrôle de débit de gaz d'échappement envoyé à la roue de turbine d'un turbogénérateur, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un joint d'étanchéité- annulaire (23) et une garniture annulaire (24) situés tous deux dans la partie du carter sous pression (10) traversée par l'arbre de commande (16). 2.- Dispositif d'étanchéité selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité annulaire S'adapte et se serre autour de l'arbre de commande, et en ce que la garniture se monte élastiquement entre le joint annulaire et la paroi du carter sous pression traversée par l'arbre de commande. 3.- Dispositif d'étanchéité selon l'une quelconque desievendications 1 et 2, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité annulaire est fixé à la paroi du carter sous pression traversée par l'arbre de commande, cet arbre de commande traversant également le joint d'étanchéité annulaire, et en ce que la garniture est montée élastiquement entre le joint d'étanchéité annulaire et l'arbre de commande. 4.- Dispositif d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'arbre de commande est muni d'une rainure annulaire dans sa partie située à l'intérieur du carter sous pression, un diaphragme venant s'adapter et se monter dans cette rainure, en ce que-ce diaphragme est en contact, par sa partie périphérique extérieure, avec la paroi latérale du carter située à angle droit par rapport à l'axe de l'arbre de commande; et en ce que des moyens élastiques sont prévus dans la partie périphérique du diaphragme pour pousser celui-ci contre le joint d'étanchéité annulaire.