Brevet FR2517013A1 — publié le 19830527

La présente invention concerne un joint d'étan- chéité et en particulier un joint à installer à un endroit o un organe tournant traverse une cloison étanche aux liquides séparant deux chambres l'une de l'autre. Pour réaliser dans des navires des cloisons étan- ches, il est est nécessaire de prévoir des moyens d'étanchéité aux endroits o les cloisons étanches sont traversées par des arbres d'hélice ou des arbres d'entraînement de grosses pompes Jusqu'à présent, on assure cette traversée étanche au moyen d'un simple palier lubrifié par graisse ou d'un presse-étoupe, agencés l'un et l'autre pour permettre un certain degré d'excentrement et de mouvement angulaire Ces conceptions de joints étanches soulèvent un problème majeur quand la vitesse de l'arbre augmente, on risque que le joint d'étanchéité ne provoque un dégagement de chaleur susceptible de causer la rupture en charge de l'arbre Un autre inconvé- nient de cette forme de joint d'étanchéité est que les éléments d'étanchéité n'ont à agir qu'à des intervalles très irréguliers et éventuellement plusieurs années après leur pose; en outre, attendu qu'ils subissent une usure continue, il faut les entretenir régulièrement pour être sûr qu'ils soient en état de fonctionner lorsque leur action devient nécessaire. La présente invention propose un joint d'étan- chéité qui demeure pratiquement inactif jusqu'à ce qu'un côté de la cloison étanche se trouve inondé En conséquence, il n'apparait que peu de contact frottant entre le joint d'étanchéité et l'arbre et peu d'usure du joint, jusqu'à ce que celui-ci ait à agir. Suivant l'un de ses aspects, la présente invention prévoit un joint d'étanchéité pour l'établissement d'une obturation étanche aux liquides entre un organe tournant et une cloison séparant deuxchambres, à l'endroit o l'organe tournant pénètre la cloison, ce joint d'étanchéité comportant un moyen de retenue agencé pour être monté sur la cloison, de manière à entourer l'organe tournant à l'endroit o il traverse la cloison, ce moyen de retenue définissant un volume annulaire; ce volume annulaire chevauchant radialement un volume correspondant prévu sur la partie extérieure d'un élément flottant annulaire pour positionner axialement ledit élément annulaire flottant tout en lui laissant une certaine liberté de mouvement radial,la surface intérieure de l'élément flottant étant dimensionnée de manière à établir un faible jeu par rapport à l'organe tournant; et un moyen d'étanchéité associé soit avec la surface intérieure de l'élément flottant, soit avec la surface située en regard de l'organe tournant; ce moyen d'étanchéité étant agencé pour assurer l'étanchéité de l'interstice ménagé entre l'élément flottant et l'organe tournant, et des surfaces situées en regard des volumes définis par le moyen de retenue et par l'élément flottant et agencées pour entrer en contact étanche lorsqu'elles sont exposées à du liquide à la suite de l'inondation de l'une des chambres séparées par la cloison. Du fait que le moyen d'étanchéité n'entre en contact étanche que lors de l'inondation de l'une des chambres, en fonctionnement normal,il ne subit que peu d'usure et il n'existe entre lui et l'organe tournant en contact frottant, pouvant faire apparaître des risques d'échauffement Attendu que l'organe flottant est libre de se déplacer radialement par rapport à l'axe de l'organe tournant, l'intervalle entre sa surface intérieure et l'organe tournant peut être rendu très faible,tout en permettant néanmoins un excentrement et un mouvement angulaire de l'organe tournant En outre, l'effet d'étanchéité ne dépend pas de la rotation de cet organe et s'exerce par conséquent que celui-ci tourne ou non. Le moyen d'étanchéité peut être agencé pour être amené en contact étanche, lors de l'inondation de l'une des chambres séparées par la cloison, sous l'effet de la pression différentielle exercée par le liquide En variante, le moyen d'étanchéité peut être mis en action par suite d'une modifi- cation physique qu'il subit du fait de son exposition au liquide; par exemple, le moyen d'étanchéité peut gonfler lors d'un contact avec le liquide. On va maintenant décrire, à simple titre d'exemples, trois modes de réalisation de l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: Fig 1 est une vue en élévation et en cou- pe partielle d'un joint d'étanchéité réalisé selon la pré- sente invention. Fig 2 est une vue partiellement en coupe d'une variante d'un moyen d'étanchéité, utilisable dans la structure de joint d'étanchéité représentée sur la figure 1; et Fig 3 est une vue partiellement en coupe d'une autre variante d'un moyen d'étanchéité utilisable dans la structure de joint d'étanchéité représentée sur la figu- re 1. Tel que représenté à titre d'exemple sur la figure 1, un joint d'étanchéité destiné à assurer l'étanché- ité d'une cloison étanche de navire 10 à l'endroit o elle est pénétrée par un arbre d'hélice 11 comprend un moyen de retenue formé d'un carter en deux pièces 12, 13 boulonné sur la cloison étanche 10, au moyen d'une série de boulons angu- lairement espacés 14, de manière à entourer l'arbre d'héli- ce 11 Le carter 12, 13 définit un logement annulaire 15 pré- sentant deux surfaces radiales opposées 16,17 réunies par une surface cylindrique 18 Un élément flottant annulaire 19 est monté dans le carter 12, 13, sa partie extérieure 20 étant située entre les surfaces radiales 16, 17 du logement Un faible intervalle est prévu entre les surfaces radia- les 16, 17 et les surfaces situées en regard 21, 22 de la partie extérieure 20 de l'élément 19, ce qui permet un mou- vement axial limité de l'élément 19 Les surfaces situées en regard 16, 21 et 17,22 sont rodées de façon que, lorsqu'el- les sont en contact, elles établissent l'étanchéité aux li- quides Un intervalle est aussi prévu entre le pourtour ex- térieur 23 de l'élément 19 et la surface cylindrique 18 du logement 15, de façon que l'élément 19 puisse librement se déplacer radialement avec l'arbre. L'élément flottant 19 entoure l'arbre ll,un faible intervalle étant prévu entre son pourtour in- térieur 24 et l'arbre 11 Dans le pourtour intérieur 24 de l'élément 19 est ménagée une rainure 25 dont les c 8 tés sont inclinés sur l'axe de l'arbre 11 Un joint torique élastomère 26 entoure à coulissement l'arbre 11, dans la rainure 25, de telle sorte que, lorsqu'il est dans la zone médiane de la rainure 25, il soit écarté de la surface de cette rainure sur la majeure partie de sa circonférence. En fonctionnement dans les conditions normales o les deux côtés de la cloison étanche sont exempts d'eau, le joint torique 26 peut tourner librement autour de l'arbre Il ou avec ce dernier et il n'est que partiellement et légèrement en contact avec l'élément flottant 19 Quand un côté de la cloison étanche est inondé, la pression exercée de ce côté par le liquide sur l'élément flottant 19 repousse celui-ci contre l'une des surfaces radiales 16,17 du carter 12, 13, ce qui établit l'étanchéité au liquides entre les surfaces situées en regard 16 et 21 ou 17 et 22 La pression de liquide repousse aussi le joint torique élastomère 26 en l'appliquant contre la paroi inclinée de la rainure 25 et l'arbre 11, ce qui établit l'étanchéité sur le pourtour intérieur de l'élément flottant 19 et crée une fermeture étanche aux liquides entre la cloison étanche 10 et l'arbre 1 i 1. Suivant une variante, le joint torique élastomère 26 peut être situé dans une rainure de l'arbre 11, le joint 26 et la rainure 25 étant dimensionnés de façon que, lorsque l'élément flottant 19 entre en contact étanche avec le carter 12, 13, la paroi inclinée de la rainure 25 s'applique aussi contre le joint torique 26. Dans la réalisation illustrée par la figure 2, le joint torique 26 est remplacé par une bande de matière logée dans un évidement 31 de la rainure 25 Cette bande est hérissée de fils 32, en matière telle que "Nylon", analogues à des soies souples de brosse, ces fils 32 péné- trant dans la rainure 25 et balayant légèrement, dans des conditions normales, la surface de l'arbre 11 Les fils 32 ne sont pas pressés contre l'arbre 11 avec une force suffisante pour provoquer une usure, mais éventuellement ils peuvent être chargés d'un lubrifiant tel qu'huile. Lorsqu'un côté de la cloison étanche se trouve inondé, la pression de l'eau chasse les fils 32 dans l'interstice étroit ménagé entre l'élément flottant 19 et l'arbre 11 du côté opposé à celui inondé, ce qui ferme l'interstice et assure l'étanchéité entre l'élément flottant 19 et l'arbre 11. La figure 3 illustre une autre variante suivant laquelle le pourtour intérieur 24 de l'élément flottant 19 présente un évidement annulaire 35 dans lequel est logée une garniture 36 en matière apte à absorber du liquide et à gonfler De cette manière, dans les conditions normales o les deux côtés de la cloison étanche 11 sont secs, la garniture 36 est écartée de l'arbre 11 et ne subit pas d'usure. Quand un côté de la cloison étanche 10 est inondé, l'eau qui s'infiltre par l'interstice séparant l'arbre 11 de l'élé- ment flottant 19 se trouve absorbée par la matière-de la garniture 26, qui gonfle pour former l'interstice séparant l'élément flottant 19 de l'arbre Il en établissant ainsi un joint étanche aux fluides La garniture 36 peut être formée d'une matière naturelle, par exemple bois tendre, ou d'une matière synthétique appropriée Cette matière peut être ancrée de manière permanente dans l'évidement 35 ou être agencée pour pénétrer dans l'interstice séparant l'élément flottant 19 de l'arbre 11, de façon qu'en gonflant elle ferme hermétiquement cet interstice Dans ce dernier cas, ladite matière peut avantageusement être une combinaison d'une matière soluble dans l'eau avec un agent d'étanchéité sous forme de fibres ou particules susceptibles de gonfler au contact d'un liquide, de sorte qu'à mesure que la matière soluble dans l'eau se dissout, les fibres ou particules pénètrent librement dans l'interstice séparant l'élément flottant 19 de l'arbre 11. Dans la réalisation décrite ci-dessus,l'élément flottant 19 permet une rotation centrée et un mouvement angulaire de l'arbre de sorte que, dans des conditions normales, l'élément d'étanchéité ne subit pas d'usure inadmissible. De préférence, l'élément flottant 19 est formé d'une matière légère telle qu'une matière plastique armée et il est de préférence réalisé en deux moitiés maintenues assemblées par des boulons tangentiels 37, ceci pour faciliter la pose des joints On peut toutefois adopter d'autres matériaux et d'autres formes de réalisation. REVENDICATONS 1 Joint d'étanchéité pour l'établissement d'une obturation étanche aux liquides entre un organe tournant et une cloison séparant deux chambres, à l'endroit o l'organe tournant pénètre la cloison, caractérisé en ce qu'il comporte: un moyen de retenue ( 12,13) agencé pour être monté sur la cloison ( 10), de manière à entourer l'organe tournant ( 11) à l'endroit o il traverse la cloison, ce moyen de retenue définissant un volume annulaire ( 15); ce volume annulaire ( 15) chevauchant radialement, un volume correspondant ( 20) prévu sur la partie extérieure d'un élément flottant annulaire ( 19) pour positionner axialement ledit élément annulaire flottant tout en lui laissant une certaine liberté de mouvement radial,la surface intérieure ( 24) de l'élément flottant ( 19) étant dimensionnée de manière à établir un jeu faible autour de l'organe tournant; et un moyen d'étanchéité associé soit avec la surface intérieure ( 24) de l'élément flottant ( 19), soit avec la surface située en regard de l'organe tournant ( 11); ce moyen d'étanchéité étant agencé pour assurer l'étanchéité de l'intervalle ménagé entre l'élément flottant ( 19) et l'organe tournant ( 11) et des surfaces situées en regard des volumes définis par le moyen de retenue ( 12,13) et par l'élément flottant ( 19) étant agencées pour entrer en contact étanche lorsqu'elles sont exposées à du liquide à la suite de l'inondation de l'une des chambres séparées par la cloison ( 10). 2 Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de retenue ( 12,13) définit un logement annulaire ( 15) ouvert vers l'intérieur, l'élément flottant ( 19) étant situé entre des parois radiales ( 16,17) du logement et présentant des surfaces radiales opposées ( 21,22) capables d'entrer en contact étanche aux liquides avec les parois ( 16, 17) du logement ( 15), en réponse à la pression axiale appliquée à l'élément flottant ( 19) par du liquide présent dans l'une des chambres lors de l'inonda- tion de cette chambre. 3 Joint d'étanchéité selon l'une des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen d'étanchéité assure la fermeture étanche de l'intervalle séparant la sur- face intérieure ( 24) de l'élément flottant ( 19) et la surface située en regard de l'organe tournant ( 11), lors de l'inonda- tion de l'une des chambres séparées par la cloison, sous l'effetde la pression différentielle exercée par le liquide. 4 Joint d'étanchéité selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface intérieure ( 24) de l'élé- ment flottant ( 19) présente une rainure annulaire ( 25) à parois inclinées et en ce qu'un joint torique élastomère ( 26) est monté sur l'organe tournant ( 11) dans la rainure ( 25) de sorte que, lorsqu'ilsubit une pression différentielle, il vient se coincer entre l'une des surfaces inclinées de la rainure ( 25) et l'organe tournant ( 11) pour assurer l'étan- chéité entre ces parties. Joint d'étanchéité selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface intérieure ( 24) de l'élé- ment flottant ( 19) présente une rainure annulaire ( 25) à parois inclinées, et en ce qu'un élément filamentaire annu- laire ( 30) est monté au milieu de la rainure ( 25) de façon que ses filaments ( 32) balaient la surface située en regard de l'organe tournant ( 11) et que, lors d'une exposition à une pression différentielle, ils soient chassés dans l'inter- valle s'amenuisant qui est ménagé entre l'une des surfaces inclinées de la rainure ( 25) et l'organe tournant ( 11) pour fermer cet intervalle et assurer l'étanchéité entre ces pièces. 6 Joint d'étanchéité selon l'une des revendica-e tions 1 ou 2,caractérisé en ce que le moyen d'étanchéité ( 36) subit, lors d'une exposition à un liquide, une modifica- tion physique qui lui-fait fermer l'intervalle existant entre la surface intérieure ( 24) de l'élément flottant ( 19) et l'organe tournant ( 11). 7 Joint d'étanchéité selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen d'étanchéité ( 36) gonfle lors d'une exposition au liquide.