Brevet FR2537239A1 — publié le 19840608

"Dispositif d'étanchéité à bague glissante" La présente invention concerne un dispositif d'étan- chéité à bague glissante, réalisant l'étanchéité frontale entre deux éléments qui décrivent un mouvement de rotation l'un par rapport à l'autre, notamment dans un amortisseur d'oscillations rotatives comportant un rotor qui décrit. un mouvement de rotation relativement à un boîtier - Un dispositif d'étanchéité connu avec bague glissante comporte un corps lié à l'élément tournant Une étanchéité statique est réalisée entre la bague glissante elle-même et cet élément tournant, tandis qu'un ou plusieurs éléments formant ressorts pressent la bague contre la surface d'ap- pui fixe Pour réaliser la liaison en rotation de la bague avec le corps tournant, il est prévu un taquet d'entraîne- ment entre ces deux éléments En vue d'obtenir une bonne étanchéité, les surfaces à symétrie de révolution, mobiles en rotation l'une par rapport à l'autre, doivent posséder une rigidité élevée, une grande précision de formes et une excellente qualité de surfaces Par ailleurs ce dis- positif nécessite un organe d'étanchéité distinct pour réaliser l'étanchéité statique, ainsi que des moyens d'en- traînement pour la bague glissante Ainsi, un dispositif d'étanchéité à bague glissante de ce genre se compose d'un grand nombre de pièces qui doivent être fabriquées avec une précision extrêmement élevée et qui doivent, en outre, être montées de manière très précise Un tel dispositif d'étanchéité est non seulement très coûteux dans sa fabrication et son montage, mais il demande encore un espace fort important pour sa mise en place. La présente invention vise à éliminer les inconvénients des réalisations connues, et son but est par conséquent de fournir un dispositif d'étanchéité à bague glissante qui soit de construction simple, de montage facile et. pour ces raisons, de mise en oeuvre économique De plus, ce dispositif d'étanchéité vise à satisfaire diverses exigences concernant les tolérances dimensionnelles, la planéité et l'alignement des éléments, ainsi que la quali- té de l'étanchéité, notamment dans l'application aux amor- tisseurs d'oscillations rotatives. A cet effet, dans le dispositif d'étanchéité objet de l'invention, l'un des éléments entre lesquels doit être assurée l'étanchéité présente sur sa face frontale une rainure annulaire dans laquelle est logée une bague glissante élastique, qui par sa partie située du côté de la basse pression est appliquée contre le flanc corres- pondant de la rainure, tandis qu'entre le fond de la rai- nure et la face frontale intérieure de la bague est monté un élément formant ressort et qu'entre le flanc de la rainure situé du côté de la haute pression et la partie correspondante de la bague est ménagé un intervalle radial annulaire On réalise ainsi un dispositif d'étanchéité à bague glissante qui ne nécessite aucun organe spécial pour l'étanchéité statique, et dans lequel il suffit de prévoir une rainure recevant la bague glissante Le dis- positif d'étanchéité proprement dit se compose seulement de deux éléments, à savoir la bague glissante en matériau élastique et l'élément formant ressort Grâce à la bague élastique, les défauts de géométrie et les imprécisions d'alignement sont compensées, et les exigences concernant la planéité et la qualité des surfaces d'appui peuvent être sensiblementréduites L'étanchéité obtenue avec ce dispositif est entièrement satisfaisante, au regard des exigences rencontrées dans le cas d'amortisseurs d'os- cillations rotatives. Selon une forme de réalisation de l'invention, parti- culièrement avantageuse dans l'application aux amortisseurs d'oscillations rotatives, la partie intérieure donc de plus petit diamètre, de la bague glissante est située du côté de la basse pression et la bague vient s'appliquer. par la surface de cette partie intérieure, contre le flanc intérieur de la rainure, tandis que du côté de la haute pression l'intervalle-radial annulaire est ménagé entre la partie extérieure, donc de plus grand diamètre de la bague glissante et le flanc extérieur de la rainure. En fonction de la conformation de l'amortisseur d'oscil- lations rotatives, il peut être avantageux de ménager la rainure annulaire dans la paroi au boîtier de l'amortis- seur; dans ce cas, l'intervalle subsistant entre les- chambres de travail et délimité par les éléments d'étan- chéité de l'aile du rotor et de la bague peut être mainte- nu à une valeur très faible Par ailleurs, la bague glis- sante s'applique contre un flanc de la rainure par sa partie de plus petit diamètre, ceci dans toutes les con- ditions de fonctionnement; ce résultat est obtenu par une détermination convenable des coefficients de dilatation thermique et des dimensions des pièces avant montage. Selon une autre caractéristique de l'invention, la bague glissante possède un rapport hauteur-largeur déter- miné de telle manière que les forces s'exerçant sur cette bague ont une résultante qui applique ladite bague contre la surface d'appui dans toutes les conditions de fonction- nement. Dans une forme de réalisation particulière de l'inven- tion, la bague glissante est logée dans la rainure annu- laire sans liaison d'entraînement en rotation Ainsi. aucune disposition spéciale n'est prévue pour la transmis- sion du couple, et la rotation de la bague dans la rainure est permise lorsque la résistance au glissement sur la surface d'appui est supérieure à la résistance de frotté- ment due à la pression radiale de la bague sur un flanc de la rainure. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la bague glissante élastique est conformée en bague fendue, avec jointure par des parties qui se chevauchent; dans une variante, la jointure avec recouvrement résulte d'en- coches formées dans la bague, dans lesquelles est intro- duite une pièce profilée De cette manière, on évite tout soulèvement élastique de la bague en direction radiale, c'est-à-dire que la bague ne se "décolle" pas du flanc intérieur de la rainure. De toute façon, l'invention sera mieux comprise, à l'aide de la description qui suit en référence au des- sin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, quelques formes de réalisation de ce dis- positif d'étanchéité à bague glissante: Figure 1 est une vue en coupe, très schématique, d'un amortisseur d'oscillations rotatives muni, entre son rotor et son stator, d'un dispositif d'étanchéité conforme à la présente invention; Figure 2 est une vue de détail en coupe, à échelle agrandie, du dispositif d'étanchéité de la figure 1; Figure 3 est une vue similaire à figure 2, montrant une variante o la rainure recevant la bague glissante est ménagée dans le boîtier Figure 4 est une vue de face d'une bague glissante conformée en bague fendue Figure 5 est une vue de face d'une autre bague, avec jointure spéciale. Dans la forme de réalisation représentée aux figures 1 et 2, l'étanchéité est réalisée entre le côté "haute pression" ( 3) et le côté "basse pression" ( 4) au moyen d'une bague glissante ( 5) qui est logée à l'intérieur d'une rainure annulaire ( 7) correspondante ménagée dans le rotor ( 1) La force frontale ( 9) du stator ou bottier ( 2) forme la surface d'appui ( 6) sur laquelle s'applique la bague glissante ( 5) Cette bague ( 5) peut être réali- sée comme un anneau fermé, en matière élastique, qui est monté avec une précontrainteradiale sur le flanc intérieur ( 11) de la rainure annulaire ( 7) Entre le flanc extérieur ( 10) de la rainure ( 7) et la partie de plus grand diamè- tre de la bague glissante ( 5) est ménagé un intervalle radial annulaire ( 12), tel que la pression régnant du côté "haute pression" ( 3) agisse à la fois sur la surface de la bague ( 5) correspondant à son plus grand diamètre et sur la face frontale de ladite bague ( 5) opposée à la surface d'appui ( 6) En outre un élément formant res- sort en direction axiale, réalisable sous la forme d'un ressort annulaire ondulé ( 13) est disposé entre le fond de la rainure ( 7) et la bague glissante ( 5). Les dimensions-de la bague glissante ( 5) sont choi- sies de telle manière que la poussée du ressort annulaire ondulé ( 13) et la pression du côté "haute-pression" ( 3) appliquent de façon éûre cette bague ( 5) contre la face d'appui ( 6) La force d'application de la bague ( 5) doit, en toutes conditions de fonctionnement,-être supérieure à la somme de la force dé frottement et de la force hy- draulique La force de frottement résulte de la précon- trainte avec laquelle la bague ( 5) est montée sur le flanc intérieur de la rainure ( 7), et de la force exercée en direction radiale par la pression du côté "haute pression" ( 3); Cette résistance de frottement est par ailleurs fonction des dilatations thermiques Etant donné que, dans les amortisseurs d'oscillations rotatives, les pres- sions du côté "haute pression" ( 3) varient très fortement et peuvent atteindre 300 bars, le dispositif d'étanchéité ici décrit assure une très bonne étanchéité dans toutes les conditions de fonctionnement, la déformation élasti- que de la bague glissante ( 5) permettant d'obtenirun serrage de la bague qui varie avec la pression, ainsi qu'une augmentation avec la pression de la surface de contact de cette bague sur la surface d'appui ( 6) La bague glissante élastique ( 5) compense ainsi les défauts de géométrie, lesinexactitudes d'alignement et les petits défauts de planéité De plus, lors du mouvement d'oscil- lation, la bague glissante ( 5) peut se-déplacer par rap- port au flanc intérieur ( 11) de la rainure ( 7), entre le rotor ( 1) et le boîtier ( 2) lorsque la résistance au niveau de la surface d'appui ( 6) est supérieure à celle entre la bague ( 5) et le flanc intérieur ( 11) de la rainure, aucun moyen de liaison d'entrainement n'étant prévu entre le rotor ( 1) et la bague ( 5). La forme de réalisation selon la figure 3 se différen- cie de celle des figures 1 et 2 essentiellement par le fait que la rainure annulaire ( 7) est creusée dans le boîtier ( 2) Dans ce cas, la surface d'appui ( 6) est formée par la face frontale ( 8) du rotor ( 1) Cette for- me de réalisation est avantageuse lorsque la surface d'appui ( 6) doit être localisée sur un diamètre aussi grand que possible de la partie non interrompue du rotor ( 1), de sorte que la fente annulaire, reliant entre elles les deux chambres de travail séparées par l'aile du rotor. peut rester très réduite. Sur la figure 4 est représentée une bague glissante ( 5), conformée en bague fendue, dont la fente ( 14) est interrompue par des parties qui se chevauchent ( 15) La figure 5 montre une autre variante de réalisation d'une bague glissante ( 5) pourvue d'une fente ( 14) Les extré- mités de la bague-présentent ici des encoches ( 16) si- tuées dans la région de la fente ( 14); une pièce profilée ( 17) est introduite dans les encoches ( 16) De cette ma- nière, on évite dans une large mesure tout soulèvement élastique, donc tout "décollage" de la bague ( 5) par rapport au flanc intérieur de la rainure annulaire. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'étanchéité à bague glissante, réali- sant l'étanchéité frontale entre deux éléments qui décri- vent un mouvement de rotation l'un par rapport à l'autre, notamment dans un amortisseur d'oscillations rotatives comportant un rotor qui décrit un mouvement de rotation relativement à un boîtier, avec au moins une bague d'étan- chéité montée entre ces éléments et soumise à une action de ressort, caractérisé en ce que l'un des deux éléments (rotor 1 ou boîtier 2) présente sur sa face frontale ( 8, 9) tournée vers l'autre élément une rainure annulaire ( 7), dont le fond éloigné de cet autre élément se raccorde à un flanc de rainure ( 11) situé du côté de la basse pres- sion, en ce qu'une bague glissante élastique ( 5), logée dans la rainure ( 7),-est appliquée par sa partie située du côté de la basse pression ( 4) sur le flanc ( 11) de la rainure ( 7) situé du côté de la basse pression en ce qul un élément formant ressort ( 13) est monté entre le fond de la rainure ( 7) et une face frontale de la bague glis- sante ( 5) pour pousser ladite bague ( 5) contre l'autre élément, et en ce qu'entre le flanc ( 10) de la rainure ( 7) situé du côté de la haute pression ( 3) et la partie de la bague glissante ( 5) tournée vers ce flanc de rainu- re ( 10) est ménagé un intervalle radial annulaire ( 12). 2 Dispositif d'étanchéité à bague glissante selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie inté- rieure de la bague glissante ( 5) est située du côté de la basse pression ( 4) et en ce que la bague ( 5) vient s'appliquer par cette partie intérieure, contre le flanc intérieur ( 11) de la rainure ( 7) tandis que l'intervalle radial annulaire ( 12) est ménagé du côté de la haute pression ( 3) entre la partie extérieure de la bague glis- sante ( 5) et le flanc extérieur ( 10) de la rainure ( 7). 3 Dispositif d'étanchéité à bague glissante selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la bague glissante ( 5) possède un rapport hauteur-largeur détermi- né de telle manière que les forces s'exerçant sur cette bague ( 5) ont une résultante qui applique ladite bague ( 5) contre sa surface d'appui ( 6} dans toutes les condi- tions de fonctionnement. 4 Dispositif d'étanchéité à bague glissante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la bague glissante ( 5) est montée libre en rota- tion dans la rainure annulaire ( 7). Dispositif d'étanchéité à bague glissante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la bague glissante ( 5) est conformée en bague fendue (fente 14) , avec jointure par des parties qui se chevauchent ( 15) - 6 Dispositif d'étanchéité à bague glissante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bague glissante ( 5) est fendue et présente dans là région de sa fente ( 14) des encoches ( 16) dans lesquelles est introduite une pièce profilée ( 17).