Brevet FR2560659A1 — publié le 19850906

L'invention concerne les joints mécaniques en bout d'étanchéité, et en particulier un joint mécanique d'étanchéité en bout dans lequel la garniture axiale ou frontale est appliquée de façon étanche contre l'organe associé au moyen d'un élément tubulaire flexible, par exemple un diaphragme ou un soufflet. L'intégrité de l'élément tubulaire flexible, relativement fragile, pose des problèmes dans les joints d'étanchéité mécaniques en bout de ce type. Ceci est particulièrement vrai dans le cas des joints d'étanchéité relativement petits placés, par exemple, entre l'arbre d'hélice et le tube d'étambot dans le fond de cale d'un navire, où l'élément tubulaire flexible risque d'être endommagé par des débris présents dans la cale et, du fait de la difficulté d'accès, il existe un risque important d'apparition d'une forte fuite avant qu'une réparation puisse être effectuée. Un autre problème posé par ce type de joint d'étanchéité est le maintien de la stabilité radiale de l'organe d'étanchéité en bout. En outre, si l'organe d'étanchéité en bout et l'élément tubulaire flexible sont montés sur un organe tournant, la force centrifuge provoque une déformation de l'élément tubulaire, ce qui peut réduire la charge axiale s'exerçant entre les faces d'étanchéité de l'organe d'étanchéité en bout et le siège. Conformément à un aspect de l'invention, un joint mécanique d'étanchéité en bout, destiné à assurer l'étanchéité entre deux organes tournant l'un par rapport â l'autre, comprend un siège fixe à la fois axialement et en rotation et appliqué de manière étanche contre un premier des organes, un élément d'étanchéité en bout associé à l'autre organe et fixé en rotation, mais mobile axialement par rapport à l'organe associé, cet élément étant rappelé axialement en contact étanche avec le siège, un élément tubulaire flexible fixé de manière étanche aux fluides, par une extrémité à l'organe d'étanchéité en bout, et par l'autre extrémité à l'élément associé à cet organe d'étanchéité en bout, afin d'assurer l'étanchéité entre l'organe d'étanchéité en bout et l'élément associé et de permettre un mouvement axial relatif entre eux, et un élément élastique interposé entre l'élément tubulaire flexible et l'organe associé à l'élément d'étanchéité en bout, cet élément élastique s'ajustant étroitement avec l'élé- ment tubulaire flexible. Dans cete forme de réalisation, si l'élément tubulaire flexible est percé, l'élément élastique se comporte comme un joint d'étanchéité secondaire pour réduire la fuite. En outre, l'élément élastique aide à maltriser la stabilité radiale de l'élément d'étanchéité en bout et la déformation de l'élément tubulaire flexible. L'élément élastique est avantageusement constitué d'une matière élastomérique spongieuse et il remplit sensiblement l'espace vide compris entre l'élément tubulaire flexible et l'organe associé à l'élément d'étanchéité en bout. L'élément élastique doit être suffisamment élastique pour conserver un ajustement étroit avec l'élément tubulaire flexible, mais il ne doit pas empecher ce dernier de se déformer pour permettre un mouvement axial de l'élément d'étanchéité en bout afin de rattraper l'usure des faces d'étanchéité. Dans de nombreuses applications, il est souhaitable d'introduire un liquide de lubrification et de refroidissement dans l'espace vide compris entre l'élément tubulaire flexible et l'organe associé à l'élément d'étanchéité en bout.Dans ces conditions, il est avantageux que l'élément élastique soit constitué d'une éponge à pores ouverts ou d'une autre matière absorbante afin qu'il se comporte comme un réservoir d'urgence pour le fluide de lubrification ou de refroidissement dans le cas où l'alimentation est momentanément interrompue. L'élément élastique est avantageusement moulé de façon à correspondre à la forme souhaitée de l'élément tubulaire, ceci pouvant etre effectué avant l'assemblage ou sur place. L'élément tubulaire flexible peut être constitué d'un élastomère ou d'une matière plastique et peut se présenter sous la forme d'une bague, d'un diaphragme ou d'un soufflet. Lorsque l'élément tubulaire est réalisé en matière élastique, il peut également être utilisé pour appliquer une charge axiale à l'élément d'étanchéité en bout, le faisant porter de façon étanche contre le siège. D'autres moyens à ressort peuvent cependant être utilisés à cet effet ou pour renforcer la charge appliquée par l'élément tubulaire. En variante ou en plus de ces éléments appliquant une charge à l'élément d'étanchéité en bout, l'élément élastique peut être agencé de façon à appliquer une charge axiale sur l'6lé- ment d'étanchéité en bout. Une forme de réalisation de l'invention sera à présent décrite à titre d'exemple.en référence au dessin annexé sur lequel la figure unique est une coupe axiale partielle du joint mécanique d'étanchéité en bout selon l'invention. Le dessin annexé illustre un joint d'étanchéi- té d'arbre d'hélice pour petit navire à moteur. Le joint d'étanchéité est monté sur l'extrémité intérieure du tube d'étambot 11. L'arbre d'hélice 10 passe dans le tube d'étambot 11 à l'intérieur duquel il est monté au moyen d'un palier 12 encaoutchouc. Un siège annulaire 13 est boulonne sur l'ex trémité intérieure du tube d'étambot 11 au moyen de plusieurs boulons 14 espacés circonférentiellement de façon a entourer l'arbre d'hélice 10. Un diaphragme robuste et élastique 16 en caoutchouc est monté sur l'arbre 10 sur lequel il est bridé, à l'extrémité éloignée du siège 13, au moyen d'un collier 17 qui est fixé à l'aide de boulons tangentiels (non représentés), L'extrémité du diaphragme 16 adjacente au siège 13 porte un élément annulaire frontal 15 d'étanchéité. Le diaphragme 16 est bridé sur l'arbre 10 dans une position telle que ce diaphragme 16 est comprimé axialement et que l'élément frontal 15 d'étanchéité est sollicité axialement pour porter de façon étanche contre le siège 13. Le diaphragme 16, l'élément frontal 15 d'étanchéité, le siège 13 et le tronçon du tube d'étambot 11 situé à l'intérieur du palier 12 de gouvernail forment ainsi une chambre 18. L'eau provenant du circuit due refroidissement du moteur du navire est introduite par une entrée 20 dans la chambre 18. Cette eau refroidit et lubrifie les faces d'étanchéité en contact du siège et de l'élément frontal 15 d'étanchéité et elle s'écoule également le long du tube d'étambot 11 afin de lubrifier le palier 12 du gouvernail. Un anneau 19 en caoutchouc spongieux moulé, absorbant l'eau, est disposé à l'intérieur de la partie de la chambre 18 définie par le diaphragme 16. Cet anneau spongieux 19 épouse étroitement la surface intérieure du diaphragme 16 et peut être constitué d'une pièce séparée qui est insérée dans le diaphragme 16 pendant l'assemblage du joint, ou bien il peut être moulé à l'intérieur du diaphragme 16. L'anneau spongieux 19 aide à maintenir la forme demandée du diaphragme 16, tout en permettant sa déformation afin de solliciter l'élément frontal 15 d'étanchéité pour le faire porter de manière étanche contre le siège 13 et de permettre un mouvement axial de l'élément frontal 15 d'étanchéité lorsque le siège 13 et cet élément 15 s'usent. L'anneau spongieux 19 réduit également les fuites de fluide à travers le diaphragme 16 dans le cas où ce dernier se trouve entaillé ou perforé. Une certaine fuite se produit en raison de la nature absorbante de l'anneau spongieux 19, mais cette fuite ne constitue qu'une fraction de celle qui se produirait en présence uniquement du diaphragme. En fonctionnement normal, l'anneau spongieux 19 absorbe une certaine partie de l'eau qui estintrodui- te dans la chambre 18 par l'entrée 20 et il devient alors saturé. Dans le cas où l'alimentation en eau de la chambre 18 est interrompue pour une raison quelconque, l'anneau spongieux 19 se comporte alors comme un réservoir d'urgence et, pendant un temps limité, fournit suffisamment d'eau aux faces d'étanchéité de l'élément frontal 15 d'étanchéité du siège 13 pour les refroidir et les lubrifier. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au joint décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, bien que l'anneau 19 soit formé de caoutchouc spongieux, on peut utiliser toute matière présentant le degré demandé d'élasticité. De plus, bien que le diaphragme 16 soit réalisé en caoutchouc, on peut utiliser d'autres matières flexibles, par exemple d'autres élastomères, des matières plastiques (telles que du polytétrafluoréthylène) ou même du métal mince. Bien que dans la forme de réalisation décrite précédemment, l'anneau 19 soit réalisé en caoutchouc spongieux absorbant afin de constituer un réservoir d'urgence pour fluide de refroidissement ou de lubrification, si cette exigence est inutile, la caractéristique d'étanchéité secondaire peut être améliorée par l'utilisation d'une matière spongieuse à pores fermés ou d'une matière spongieuse exerçant une pression. REVENDICATIONS 1. Joint mécanique frontal destiné à assurer l'étanchéité entre deux organes tournant l'un par rapport à l'autre, et comprenant un siège fixe à la fois axialement et en rotation, et en contact étanche avec un premier desdits organes, un élément frontal d'étanchéité associé à l'autre organe et fixe en rotation, mais mobile axialement par rapport à l'organe associé, cet élément frontal d'étanchéité étant sollicité axialement pour s'appliquer en contact étanche contre le siège, et un élément tubulaire flexible fixé de maniere étanche aux fluides, par une première extrémité b l'élément frontal d'étanchéité et par l'autre extrémité à l'organe associé à l'élément frontal d'étanchéité afin d'assurer l'étanchéité entre l'élément frontal et l'organe associé et de permettre un mouvement axial relatif entre eux, le joint étant caractérisé en ce qu'un élément élastique (19) est interposé entre l'élément tubulaire flexible (16) et l'organe (10) associé à l'élément frontal (15) d'étanchéité, l'élément élastique (19) s'ajustant étroitement à l'élément tubulaire flexible (16). 2. Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément élastique (19) est formé d'une matiere spongieuse élastomérique. 3. Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière spongieuse est à pores ouverts. 4. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément élastique (19) remplit sensiblement l'espace vide (18) compris entre l'élément tubulaire flexible (16) et l'organe (10) associé à l'élément frontal (15) d'étanchéité. 5. Joint d'étanchéité selon l'une queiconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément élastique (19) est moulé de façon a épouser la forme souhaitée de l'élément tubulaire flexible-(16). 6. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément élastique (19) est disposé de façon à appliquer une charge axiale à l'élément frontal (15) d'étanchéité.