Brevet FR2477663A1 — publié le 19810911

La présente invention concerne un joint étanche pour anneaux de glissement à surface de glissement refroidie pour rendre étanche sous haute pression l'arbre de pompe d'alimentation de chaudières, de pompes à réfri- gérant ou analogue, comprenant deux anneaux principaux, dont un tourne avec l'arbre de la pompe et l'autre est fixé axialement mobile dans le corps de pompe et peut être amené sur la partie rotative, des anneaux de glissement supplémentaires, qui prennent appui sur les anneaux principaux servant de baguesd'étanchéité. Dans les joints d'étanchéité pour le domaine de pression maxi- male, c'est-à-dire des vitesses de glissement supérieures à 20 m/s, pression d'étanchéité supérieure à 5 MPa et charge supérieure à 50 MW/m2, on doit prendre des mesures spéciales pour éliminer la chaleur produite par le frot- tement. Cela se produit principalement parce qu'un circuit de refroidissement approprié comprenant un échangeur de chaleur situé à l'extérieur et une par- tie rotative du joint d'étanchéité est réalisé comme une simple roue de pompe, afin d'assurer un refroidissement suffisant de la surface du joint d'étan- chéité situé du côté pression. Dans de nombreux cas, notamment lorsqu'il s'agit d'trmilieu chaud à rendre étanche, le milieu d'isolement froid est appliqué au c8té pression du joint d'étanchéité, afin de maintenir éventuel- lement les paliers situés en amont froids ou exempts de corps étrangers. Une seconde partie est soustrait de la zone immédiate du joint d'étanchéité par l'intermédiaire d'organesd'étranglement et on assure ainsi un refroidissement suffisant du joint d'étanchéité. Ce dernier système trouve souvent une appli- cation dans les pompes à réfrigérant principal pour réacteur bouilleur sous pression. En ce qui concerne l'élimination de l'eau de refroidissement par un système d'étranglement, l'avantage d'une moindre perte par fuites du joint d'étanchéité est perdu parce qu'une partie de la quantité d'eau d'isolement doit être introduite dans le circuit afin de maintenir à un niveau bas la température à proximité du joint d'étanchéité également à l'arrêt, de sorte que la quantité perdue ne joue pas de r8le important tant qu'elle ne dépasse pas la réserve du système. Le DE-AS 1 775 324 décrit un joint d'étanchéité pour anneaux de glissement, qui comprend un anneau de glissement tournant avec l'arbre et un anneau de glissement monté axialement mobile sur le carter de la pompe. Les deux sont constitués respectivement par une bague d'absorption montée sur l'arbre ou sur un manchon d'arbre ou sur le corps de pompe et sont reliés par une bague de support rendue étanche comme bague d'étanchéité secondaire et une bague intercalaire comportant la surface de glissement est maintenue en position par la bague du support par l'intermédiaire d'une bague de serrage. A proximité de la surface d'appui s'étendant radialement entre ces bagues est prévu un joint d'étanchéité. L'endroit d'étanchéité proprement dit se compose par conséquent de deux bagues intercalaires, qui sont par nécessité serrées l'une contre l'autre pour assurer l'étanchéité. Il serait à vrai dire envisagcable de prévoir ici aussi un milieu de reroidissement à un endroit approprié, pour refroidir les bagues intercalaires de manière appropriée. Mais les indications pour ce faire ne sont pas données. A partir de cet état de la technique, la présente invention se base sur l'idée de laisser agir le milieu là o la chaleur se produit, à sa- voir au niveau des surfaces d'étanchéité. Pour atteindre ce but conformément à l'invention, on prévoit sur un des anneaux de glissement du côté tourné vers l'endroit d'étanchéité des gorges en spirale dont les extrémités sont en liaison avec l'eau d'isolement et servent à former un circuit de refroi- dissement. Afin d'obtenir une répartition appropriée du milieu de refroi- dissement, les gorges sont réparties selon un autre aspect de l'invention, régulièrement sur la surface d'étanchéité, alors que trois à huit, de préfé- rence cinq spires sont prévues. Grâce à cette mesure, une certaine quantité de réfrigérant est introduite de manière constante et de ce fait le joint étanche pour anneau de glissement convient pour la zone de pression maximale. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci- après à titre d'exemple, en référence aux dessins dans lesquels - la figure est une coupe d'un joint d'étanchéité pour anneau de glissement; et - la figure 2 est une vue en plan d'anneau d'étanchéité. Sur la figure 1 on voit représenté un joint d'étanchéité pour anneau de glissement, qui est intercalé entre l'arbre 1 et l'enveloppe 2. Il consiste essentiellement d'anneaux principaux 5 et 12, l'anneau principal étant solidaire en rotation de l'enveloppe 2 mais axialement mobile tandis que l'anneau principal 12 tourne avec l'arbre 1. La forme en section trans- versale des anneaux principaux 5, 12 est sensiblement angulaire, dont une branche est orientée en direction de l'enveloppe 2 et l'autre en direction de l'arbre 1. L'anneau principal 5 appuie par sa face inférieure sur la saillie 17 en forme de bec de l'enveloppe 2. Pour assurer l'étanchéité à cet emplace- ment u^n joint txrique 22 es-t montée dans une rainure, une bague de soutien 21 assurant un support supplémentaire. Sur la face frontale de l'anneau principal 5 prend appuie un anneau de glissement 20. Celui-ci est plat à face plane et parallèle et est biseauté sur son flanc extérieur. A cet emplacement biseauté est maintenue une bague de sertissage 8 à l'aide d'une vis de fixation 6. La bague de sertissa- ge 8 comprend sur sa face intérieure une rainure dans laquelle est logée une bague de blocage élastique 7. Celle-ci a pour rôle de permettre à l'anneau de glissement 2 de se déplacer légèrement. Des broches d'entraînement 3 assurent la fixation avec l'enveloppe 2. Les broches d'entraînement 3 sont enfoncées solidement à moitié dans l'anneau principal 5. La partie saillante est logée dans un trou borgne de l'enveloppe 2 de façon à permettre à l'anneau princi- pal 5 de se déplacer aisément axialement. Grâce à des ressorts de pression 4 l'anneau principal 5 est toujours sollicité en direction de la surface d'étanchéité. L'anneau principal rotatif 12 est fixé comme pièce correspondan- te sur l'arbre 1. Cet anneau présente également en section une forme angulai- re et est monté sur l'arbre 1 par l'intermédiaire d'une bague de montage 14. Cette bague de montage 14 est maintenue sur le bord de l'arbre 1 par des vis de fixation 15. Entre l'anneau principal 12 et la bague de montage 14 est prévu un évidement dans lequel sont disposés également un joint torique 16 et la bague de soutien associée 18. Afin d'assurer une liaison bloquée par la friction de l'anneau principal rotatif 12 entre l'arbre de pompe 1 et la bague de montage 14, on prévoit des broches d'entraînement 13, qui sont réparties à la périphérie de la même manière que sur l'anneau principal 5. Entre ces deux anneaux princi- paux 5 et 12, on prévoit un certain espace dans lequel les anneaux de glis- sement 19 et 20 sont montés. Ces anneaux se ressemblent extérieurement mais l'un des deux, en l'occurence l'anneau de glissement 19, est pourvu de gorges 24 conformément à l'invention. Ces gorges 24 sont réparties régulièrement et comprennent deux à huit, de préférence quatre spires. L'espace séparant les gorges correspond sensiblement à trois fois la largeur d'une seule gorge 24. Ainsi on obtient un rapport de sections transversales de 1:1. Ici encore l'anneau de glissement 19 est maintenu en position par la bague de sertissage 9, celle-ci étant rendue solidaire de l'anneau principal 12 par des vis de fixation 10. Un biseau sur la face extérieure de l'anneau de glissement 19 permet de maintenir la bague de sertissage 9 en position grâce à la bague de soutien élastique. La figure 2 montre une vue en plan de l'anneau de glissement 19, pour mettre en évidence de manière appropriée l'allure spirale des gorges 24. Dans l'exemple, on n1représenté que trois gorges 24 pour qu'on puisse mieux comprendre la disposition. Il est avantageux de disposer la spirale selon le sens de rotation et selon le sens de la perte de charge, c'est-àdire que le milieu de refroidissement à introduire soit amené automatiquement lors de la rotation dans les gorges en spirale 24. Ainsi on assure un meilleur écoule- ment lors de la rotation par un effet d'entraînement. Cela présente notamment lorsqu'il s'agit de faibles pressions, son avantage. Les gorges en spirale 24 sont à leurs extrémités en liaison avec l'eau d'isolement ou avec le milieu devant être rendu étanche de sorte qu'elles servent à former un circuit de re- froidissement. Ce mode de réalisation de gorge en spirale 24 dans l'anneau de glissement présente un avantage en ce que le milieu de refroidissement peut agir là o il se produit de la chaleur, à savoir au niveau des surfaces d'étanchéité. REVENDICATIONS 1. Joint d'étanchéité pour anneau de glissement comprenant une surface glissante refroidie pour assurer l'étanchéité sous haute pression de l'arbre de pompes d'alimentation de chaudière, de pompes à réfrigérant prin- cipal ou analogue, se composant de deux anneaux principaux, dont un tourne avec l'arbre de pompe et l'autre est fixé axialement mobile dans l'enveloppe de la pompe et peut être amené sur la partie rotative, des anneaux de glis- sement supplémentaire qui prennent appui sur les anneaux principaux, ser- vant de bague d'étanchéité, caractérisé en ce que sur un des anneaux de glis- sement (19), du c8té tourné vers l'endroit d'étanchéité, sont disposées des gorges en spirale (24) dont les extrémités sont en liaison avec l'eau d'iso- lement ou avec le milieu devant être rendu étanche et servent à former un circuit de refroidissement. 2. Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gorges (24) sont réparties régulièrement sur la surface d'étan- chéité et présentent deux à huit, de préférence quatre spires. 3. Joint d'étanchéité selon les revendications 1 et 25 caracté- risé en ce que l'espace séparant les gorges correspond à trois fois la lar- geur des gorges (24). 4. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rapport en coupe transversale des gorges (24) est de 1:1. 5. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les gorges en spirale (24) sont disposées selon le sens de rotation et selon le sens de la perte de charge.