Brevet FR2495263A1 — publié le 19820604

1.- L'invention concerne un dispositif d'étanchement d'arbre, bloqué au gaz, pour compresseurs et autres machines, dans lesquels des espaces fonctionnels au voisinage du passage de l'arbre à travers le bottier, doivent 4tre hermétiquement fermés par rapport à l'atmosphère, tandis que simultanément, seules de petites quantités de gaz de blocage doivent parvenir dans les espaces fonctionnels. De tels dispositifs d'étanchement d'arbre sont constitués d'un anneau d'étanchement résistant à la déformation et tournant avec l'arbre, ainsi que d'un ou deux anneaux d'étanchement non tournant, montés élastiquement et de façon étanche au: gaz par l'intermédiaire d'une membrane dans le bottier, qui, du fait d'une précontrainte axiale, constitue avec l'anneau d'étanchement tournant des fentes d'étanchement ra- diales, l'anneau d'étanchement non tournant et la membrane pouvant être constitués de matériaux différents. Des fentes d'é- tanchement sont formées par des coussins de gaz de blocage et, par suite des conditions de fonctionnement, doivent 8tre très petites, c'est-à-dire 4tre de l'ordre du micro-mètre. Il est évident que la déformation par la chaleur des anneaux d'étanchement dans le cas de tels dispositifs d'é- tanchement, peut très rapidement aboutir à des frottements, si bien que du fait de l'absence de possibilité de lubrification du moyen de blocage, des dégâts majeurs peuvent être provoqués. Ce risque est d'autant plus grand que la dilatation thermique des matériaux des pièces constitutives lides entre elles, est plus différente. C'est ainsi que par exemple, un anneau d'étan- chement non tournant en aluminium, qui est relié à un soufflet en acier, pour sa liaison étanche au gaz et élastique avec le bottier, n'est susceptible d'être mis en oeuvre que de façon limi-tée pour des températures supérieures à 80 C0, car il se déforme de façon telle, qu'il vient au contact de l'anneau d'é- tanchement tournant avec l'arbre, anneau avec lequel il forme la fente d'étanchement. L'invention qui va être décrite ci-dessous a pour but d'éviter -un gauchissement de l'anneau d'étanchement non tournant critique lorsque cet anneau est relié à des pièces constitutives d'un comportement thermique extrêmement diffé- rent. Ce but est atteint, conformément à l'invention en ce que, entre l'anneau d'étanchement non tournant et la mem- 2.- brane est inséré un anneau de compensation constitué du même matériau que l'anneau d'étanchement non tourrant, qui est relié d'un c8té à cet anneau, tandis que sur l'autre c8té, à l'empla- cement de jonction de l'anneau de compensation avec la membrane la transmission de l'effort axial de pression sur l'anneau d'étanchement est rendue possible sans contrainte de flexion grâce à lun appui glissant de l'azneau de compensation. L'anneau de compensation inierpose est relié à la membrane par une colle à métaux. En variante, l'anneau de compensation est cons- titué de deux matériaux reliés entre eux au moyen d'un placage Schock, la lisizon de l'anneau non touzrnaut et de la membrane avec interposition de Vanneau de compensation, seeffectant par soudure. Oes deux formes de réalisation de l'invention emp9ohent une Id-formation dfte à la températlue de l'arneau non tournant et garantissent ainei ul fonctionnement sar du système d'Stanchemenr.t. La mise en oeuvre de la r. alization avec liaison par collage ou bien liaison paer soudure et placage Sbhock dépend entre autre des conditions de te.|onérature r-algtles. Des recher- ches ont montré que pour des tampératizee d'environ 10000, une liaison par collage peut 4tre utilisée avec sêcurit,- tandis que pour des conditions de fonctionnement Tec dos températures plus -lexves, la liaison par soudure et placage chock doit être prise en considération. Dé invention ôa 8tre déoriîe plus en dtail en se référant à des exemples de réalisation rzprêsentis sur les dessins 3i.Jints, dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale du dispositif d'étanchement d'arbre bloqu. au gaz avec un anmeau de compensation en un matériau urnique, - la figure 2 est une coiupe longitudinale du dispositif d'étanchement d'arbre bloqué au gaz avec un anneau de compensation constitué de deux matériaux. La figure 1 montre un dispositif d 'étanchement d'arbre dont les pièces constitutives statiques, à savoir l'an- neau d'étanchement 4, l'anneau de compensation 1 et la membrane qui, dans cet exemple, est un soufflet 6, sont reliées par une colle à métaux. L'anneau d'étanchement 3 tournant avec l'arbre 3.- forme avec l'anneau d'étanchement non tournant 4, la fente d'é- tanchement 5 à laquelle le gaz de blocage est amené par l'inter- médiaire d'un petit tube 11. L'anneau d'étanchement 4, réalisé par exemple en aluminium, est relié élastiquement et de façon étanche au gaz au bottier 7, par l'intermédiaire d'un soufflet à plis 6, cons- titué par exemple d'acier. Entre l'anneau d'étanchement 4 et le soufflet 6, est inséré l'anneau de compensation 1, servant à absorber la dilatation thermique. L'anneau de compensation 1 est constitué du même matériau que l'anneau d'étanchement statique 4, si bien que ces deux anneaux lors de l'échauffement, présentent la mê- me dilatation thermique. Comme l'anneau de compensation 1 est relié à l'emplacement 8 avec l'anneau d'étanchement non tour- nant 4 par une colle à métaux, et peut glisser à l'emplacement 9 sur cet anneau d'étanchement 4 en transmettant un effort de précontrainte axial, les tensions internes qui prennent nais- sance du fait de la dilatation thermique différente dans la zone de la liaison par collage de l'anneau de compensation 1 avec le soufflet à plis 6, ne se transmettent pas à l'anneau d'étan- chement 4, grâce à la conformation en U de l'anneau de compensa- tion 1. La figure 2 montre une réalisation soudée du dispositif d' étanchement. L'anneau de compensation 10 est constitué de deux matériaux différents 13 et 14, par exemple de l'aluminium et de l'acier, et notamment à l'emplacement 8, il est constitué du même matériau que l'anneau d'étanchement 4, à savoir par exem- ple d'aluminium, et il est soudé à cet anneau. A l'emplacement 12, l'anneau de compensation qui peut être ici constitué d'acier, est soudé avec le soufflet à plis 6 qui peut également être constitué d'acier. En conséquence, dans cette zone, les maté- riaux de l'anneau de compensation 10 et du soufflet à plis 6 coïncident. Par placage Schock, les matériaux différents 13 et 14 de l'anneau de compensation sont liés ensemble de façon étanch au gaz. Egalement dans le cas de la forme de réalisation conformément à la figure 2, l'anneau de compensation peut glis- ser à l'emplacement 9 sur l'anneau d'étanchement 4, en transmet- tant un effort de précontrainte axial. REVEND I C A T ION S 1.- Dispositif d'étanchement d'arbre, bloqué au gaz, pour compresseur et autres machines, dispositif consti- tué d'un anneau d'étanchement, résistant à la déformation, tournant avec l'arbre et d'un ou deux annrmeaux d'étanchement non tournant, montés élastiquement et de façon étanche en gaz par l'intermédiaire d'une membrane dans le bottier, qui, sur la base d'une précontrainte axiale constitue avec l'anneau d'é- tanchement tournant, une fente d'étanchement radiale, l'anneau d'étanchement non tournant et la membrane étant constitués de matériaux différents, dispositif caractérisé en ce que, entre l'anneau d'étanchement non tournant (4) et la membrane (6) est inséré un anneau de compensation (1) constitué du même matériau que l'anneau d'étanchement non tournant (4), qui est relié d'un côté (8) à cet anneau (4), tandis que sur l'autre c8t6, à l'em- placement de jonction-de l'anneau de compensation avec la mem- brane (6) la transmission de l'effort axial de pression sur l'an- neau d'étanchement (4) est rendue possible sans contrainte de flexion grâce à un appui glissant (9) de l'anneau de compensa- tion (1). 2.- Dispositif d'étanchement d'arbre, bloqué au gaz, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau de compensation (10) est constitué de deux matériaux (13, 14) reliée entre eux au moyen d'un placage Schock, la liaison de l'anneau d'étanchement, non tournant, (4) et de la membrane (6), avec interposition de l'anneau de compensation (10), s'ef- fectuant par soudure. 4.-