Brevet FR2551832A1 — publié le 19850315

La présente invention est relative à des perfectionnements apportés aux raccords tournants, notamment aux moyens de guidage et aux joints d'étanchéité de l'arbre de rotation de ces raccords tournants. On utilise les raccords tournants en particulier dans les machines de nettoyage et décapage de surfaces quelconques pour transmettre une arrivée fixe de fluide de nettoyage à une sortie rotative de ce dernier. Toutefois, les raccords tournants de 1'Art antérieur présentent des inconvénients sérieux, notamment en ce qui concerne les caractéristiques de tenue à la pression et de résistance à la température du fluide de nettoyage, ainsi que la résistance à l'abrasion, des joints d'étanchéité utilisés par ces raccords tournants, lesquelles caractéristiques présentent des limites supérieures très importantes, notamment - en ce qui concerne le fluide de nettoyage, on ne peut pas dépasser la pression de 400 bars et, par conséquent, le débit de 140 litres/minute - en ce qui concerne 11 arbre du raccord tournant, on ne peut pas dépasser la vitesse de 200 tours/minute, sans que l'abrasion du joint d'étanchéité ne devienne trop importante - en ce qui concerne la température du fluide de nettoyage, on ne peut pas dépasser 300 C. Ces limites de fonctionnement se reflètent négativement sur la durée de vie des joints d'étanchéité, qui ne dépasse pas cinq heures au maximum et qui, en moyenne, est de trois heures : cela oblige à de fréquents arrêts, en cours de travail de la machine de nettoyage ; les pertes de temps deviennent intolérables si on tient compte également de l'inconvénient supplémentaire créé par un accès difficile et non-rapide à l'intérieur du raccord tournant pour remplacer le joint d'étanchéité usé. En outre, la conception des raccords tournants de l'Art antérieur favorise l'accumulation des particules produites par abrasion du joint d'étanchéité et détermine ainsi le serrage de l'arbre du raccord tournant, en affectant négativement l'efficacité du nettoyage. La présente invention a en conséquence pour but de pourvoir à un raccord tournant, en particulier à des joints d'étanchéité et à des moyens de guidage de l'arbre de rotation, qui répondent mieux aux nécessités de la pratique que les dispositifs visant au même but, antérieurement connus, notamment :: - en ce que les limites supérieures de pression et de température du fluide de nettoyage, ainsi que les limites de vitesse de rotation de l'arbre du raccord tournant, sont beaucoup plus élevées pour le joint d'étanchéité conforme à la présente invention que pour les joints d'étanchéité de l'Art antérieur, ce qui améliore la durée de vie du joint d'étanchéité d'un facteur multiplicatif qui peut atteindre et dépasser la valeur 15 dans les conditions de fonctionnement les plus lourde & ce facteur pouvant atteindre facilement le double pour des conditions de fonctionnement correspondant à des valeurs moyennes de pression,de température et de vitesse de rotation - en ce que la conception desdits moyens de guidage de l'arbre permet d'éliminer les particules produites par abrasion du joint d'étanchéité au fur et à mesure que celles-ci se forment, ce qui évite les risques de bourrage et donc de serrage de l'arbre dudit raccord tournant, les dimensions de ces moyens de guidage étant choisies, en outre, pour permettre de réduire sensiblement les vibrations de l'arbre et l'usure du joint d'étanchéité - en ce que la conception du raccord tournant conforme à l'invention permet d'accéder totalement et facilement à son intérieur,en sorte que l'interchangeabilité en particulier du joint d'étanchéité usé se fait de façon rapide, et - en ce que dans la constitution du raccord tournant n'interviennent pas d'éléments susceptibles de se rouiller, ce qui augmente considérablement la durée de vie du raccord tournant conforme à l'invention dans son ensemble. La présente invention a pour objet un raccord tournant, du type utilisant un arbre de rotation creux, borgne à sa partie supérieure et comprenant une chambre annulaire d'isolement comprise entre l'arbre et son enveloppe, lequel arbre de rotation coopère avec des joints d'étanchéité et des moyens de guidage, notamment des écrous, pour transmettre une arrivée fixe de fluide à une sortie rotative de ce fluide, lequel raccord tournant est earacté- risé en ce que la chambre annulaire est ménagée dans la partie médiane de l'arbre de transmission, en ce que les deux moyens de guidage de l'arbre de rotation dont la longueur est suffisante pour bien centrer l'arbre par rapport à l'enveloppe et qui sont disposés de part et d'autre de ladite chambre annulaire d'isolement, de même que les deux joints qui pourvoient à l'étanchéité de cette chambre, sont pourvus d'une pluralité de rainures de fuite, qui sont longitudinales et transversales par rapport à l'axe de l'arbre de rotation et qui sont ménagées sur la surface intérieure desdits moyens de guidage, et en ce que ces moyens de guidage sont tenus en position à l'aide d'une contre-plaque d'arrêt dans laquelle est ménagé un orifice central dont le diamètre est légèrement supérieur au diamètre intérieur desdits moyens de guidage, de façon à ménager un accès vers l'extérieur desdites rainures de fuite, chaque contre-plaque d'arrêt étant fixée à ladite enveloppe par tous moyens appropriés, notamment boulonnage, vissage ou autres. Selon un mode de réalisation préféré du raccord tournant conforme à l'invention, les moyens de guidage sont constitués par deux bagues de guidage elles aussi pourvues de ladite pluralité de rainures de fuite. Selon un autre mode de réalisation préféré du raccord tournant conforme à l'invention, les movens de guidage, écrous ou bagues, sont réalisés en tous matériaux présentant des caractéristicrues de résistance à l'abrasion, aux tempé- ratures élevées et aux déchirures, ainsi qu'un coefficient de frottement très faible, notamment pris dans le groupe du bronze et du bronze chargé au polytétrafluoroéthylène. Selon un mode de réalisation avantaqeux du raccord tournant conforme à l'invention, les deux joints d'étanchéité présentent chacun une structure géométrique composite et sont constitués par coopération entre deux anneaux dont le premier, disposé du côté de l'arbre de rotation, est réalisé en tous matériaux ayant une résistance élevée aux hautes températures et à l'usure par abrasion, ainsi qu'un coefficient de frottement très faible, notamment en polypropylène, et est pourvu, tout autour de la base qui regarde vers ladite chambre d'isolement, d'un rebord annulaire par lequel ledit premier anneau est en contact avec l'enveloppe, tandis que le deuxième anneau, disposé du coté de l'enveloppe, est monté à force sur le premier anneau et repose sur le rebord annulaire de ce dernier, ledit deuxième anneau étant réalisé en tous matériaux ayant une résilience élevée, une résistance très élevée à l'usure par abrasion, ainsi qu'une compressibilité très élevée et un pouvoir d'amortissement aux chocs et aux vibrations très élevé, notamment en polyuréthane, et étant monté à force conjointement avec le premier anneau contre ladite enveloppe, en sorte que la coopération entre lesdits premier et deuxième anneaux assure une étanchéité exceptionnellement élevée. Selon une variante avantageuse de ce mode de réalisation, le premier anneau est pourvu, tout autour de la base opposée à celle qui regarde vers la chambre d'isolement, d'un deuxième rebord annulaire qui délimite avec ledit premier rebord annulaire un espace torique dans lequel est introduit à force ledit deuxième anneau, ce deuxième rebord annulaire étant, comme le premier, en contact avec l'enveloppe, contre laquelle le premier anneau,ainsi modifié, et le deuxième anneau sont montés à force. Selon un autre mode de réalisation avantageux du raccord tournant conforme à l'invention, les joints d'étanchéité de ce raccord tournant présentent une structure géométrique unitaire et sont réalisés en tous matériaux ayant une résistance élevée à l'usure par abrasion, un très faible coefficient de frottement et une très bonne résistance aux différents fluides employés, notamment pris dans le groupe du polypropylène pur, du polyoxyméthylène ou des polyacétals, du polytétrafluoroéthylène pur, du polytétrafluoroéthylène chargé au bronze, ou au graphite, et du bronze chargé au polytétrafluoroéthylène. Selon encore un autre mode de réalisation avantageux du raccord tournant conforme à l'invention, l'arbre de rotation, l'enveloppe de ce dernier, les contre-plaques d'arrêt des moyens de guidage dudit arbre de rotation, ainsi que les moyens de fixation de ces contre-plaques d'arrêt sur ladite enveloppe sont réalisés en matériaux inoxydables. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels - la figure la est une vue en coupe longitudinale partielle d'un mode de réalisation du raccord tournant conforme à l'invention - les figures lb et lc sont une vue de dessus et une vue en élévation frontale du raccord tournant représenté à la figure la - la figure ld est une vue en coupe transversale, suivant I, du raccord tournant représenté à la figure la - la figure 2 montre un autre mode de réalisation du raccord tournant conforme à l'invention - les figures 3a et 3b illustrent deux joints d'étanchéité conformes àl'invention - la figure 4a est relative à un écrou de guidage conforme à l'invention, et - la figure 4b est relative à une bague de guidage conforme à l'invention. Il doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes, sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. Le raccord tournant représenté à la figure la est du type qui utilise un arbre de rotation creux 1 borgne à sa partie supérieure et comprenant une chambre annulaire d'isolement 2, qui est comprise entre l'arbre de rotation 1 et son enveloppe 3 et qui est avantageusement ménagée dans la partie médiane cet'arbre de rotation 1. En correspondance de l'entrée E peut être placée une arrivée fixe on représentée)de fluide qui est transmise à la sortie S, à travers ladite chambre annulaire 2 et trois orifices 4 à 1200 l'un par rapport à l'autre (cf. figure ld) et ménagés dans la paroi de l'arbre de rotation 1 au niveau de cette chambre d'isolement 2èn correspondance de ladite sortie S pouvant être placé un aspersoir (non représenté) dudit fluide. La figure la montre également les écrous de guidage 5 conformes à l'invention, disposés de part et d'autre de ladite chambre annulaire d'isolement 2, de même que les joints d'étanchéité 6 de cette chambre 2. Ces écrous 5, dont les détails sont représentés à la figure 4a, sont pourvus d'une pluralité de rainures de fuite 7, qui sont longitudinales et transversales par rapport à l'axe de l'arbre de rotation 1 et qui sont ménagées sur la surface intérieure desdits écrous de guidage 5. Chacun de ces deux écrous 5 est tenu en position à l'aide d'une contre-plaque d'arrêt 8 dans laquelle a été ménagé, avantageusement, un orifice central 9 dont le diamètre est legèrement superieur au diamètre intérieur desdits écrous de guidage 5, de façon à ménager un accès vers l'extérieur desdites rainures de fuite 7 et à permettre l'expulsion des particules produites par abrasion desdits joints d'étanchéité 6(ou 6a)contre l'arbre de rotation 1, au fur et à mesure que ces particules se forment, évitant ainsi les risques de bourrage et de serrage de cet arbre 1. Chaque contre-plaque d'arrêt 8 est fixée à l'enve loppe 3 à l'aide des boulons 10 : de cette manière, on peut accéder à tout moment à l'intérieur du raccord tournant. De façon préférentielle les écrous de guidage 5 avec rainures de fuites 7 sont remplacés par des simples bagues de guidage 11, dont les détails sont représentés à la figure 4b, et la contre-plaque d'arrêt 8 est fixée à l'enveloppe 3 à l'aide des vis 12 : les interventions sur le raccord tournant et l'interchangeabilité sont ainsi sensiblement simplifiées et rendues plus rapides. La figure 2 montre une variante dudit raccord tournant réalisé suivant ce mode de réalisation préférentiel. Lesdits écrous 5 ou lesdites bagues 11 de guidage sont réalisés en tous matériaux présentant des caractéristiques de résistance à l'abrasion, aux températures élevées et aux déchirures ainsi qu'uncoefficient de frottement très faible : notamment ces matériaux sont pris dans le groupe du bronze et du bronze chargé au polytétrafluoroéthylène avec le bronze chargé au polytétrafluoroéthylène est éliminée la nécessité de la lubrification. La figure la montre également les joints d'étant chéité 6, dont les détails sont représentés à la figure 3a, qui sont en contact avec la chambre annulaire dtisolement 2. Chacun de ces joints d'étanchéite 6 présente une structure géométrique composite et est constitué par coopération entre deux anneaux 13a et 13b. Le premier anneau 13a est disposé du coté de l'arbre de rotation 1 et est pourvu, tout autour de la base qui regarde vers la chambre d'isolement 2, d'un rebord annulaire 14 par lequel ledit premier anneau 13a est en contact avec l'enveloppe 3. Le deuxième anneau 13b est disposé du cbté de l'enveloppe 3 et est monté à force sur le premier anneau 13a, sur le rebord annulaire duquel il repose : ce deuxième anneau 13b est monté,conjointement avec le premier anneau 13a,-à force contre ladite enveloppe 3. Ledit premier anneau 13a est réalisé en tous matériaux ayant une résistance élevée aux hautes températures et à l'usure par abrasion, ainsi qu'un coefficient de frottement très faible, notamment en polypropylène. En ce qui concerne ledit deuxième anneau 13b, celui-ci est réalisé en tous matériaux ayant une résilience élevée, une résistance élevée à l'usure par abrasion ainsi qu'une compressibilité très élevée et un pouvoir d'amortissement aux chocs et aux vibrations très élevé, notamment en polyuréthane. Une variante avantageuse de ces joints d'étanchéité 6 à structure géométrique composite est représentée à la figure 3b, dans laquelle le premier anneau 13a est pourvu, tout autour de la base opposée à celle qui regarde vers la chambre d'isolement 2, d'un deuxième rebord annulaire 15 qui délimite avec le premier rebord annulaire 14 un espace torique dans lequel est introduit à force ledit deuxième anneau 13b : le deuxième rebord annulaire 15 est en contact, comme le premier, avec l'enveloppe 3, contre laquelle le premier anneau 13a ainsi modifié et le deuxième anneau 13b sont toujours montés à force. Avec des joints d'étanchéité conformes à la présente invention, notamment celui représenté à la figure 3a, on a pu obtenir des résultats fort intéressants lors d'essais effectués dans des conditions de fonctionnement particulièrement onéreuses : la durée de vie à la pression de 700 bars sous un débit de 225 litres/minute et à une vitesse de rotation de 800 tours/minute a dépassé 80 heures. Il est évident donc que, par rapport aux joints d'étanchéité utilises jusqu'à maintenant, il y a une amélioration de la durée de vie d'un facteur supérieur à 15. Ce facteur d'améliora tion de la vie des joints d'étanchéité conforma l'inven- tion augmente sensiblement pour des conditions de fonctionnement correspondant à des valeurs moyennes de pression, de température et de vitesse de rotation. Les valeurs de pression et de débit du fluide, ainsi que de vitesse de rotation de l'arbre utilisés par le raccord tournant conforme à l'invention, peuvent atteindre les valeurs de 1000 bars, 300 litres/minute et 1000 tours/minute, respectivement. Les joints d'étanchéité coopèrant avec le raccord tournant conforme à l'invention peuvent présenter également une structure géométrique unitaire et être réalisés en tous matériaux ayant une résistance élevée à l'usure par abrasion, un très faible coefficient de frottement et une très bonne résistance aux différents fluides employés. Ces matériaux peuvent être pris, en particulier - dans le groupe du polypropylène pur, - dans le groupe du polyoxyméthylène ou des polyacétals, no tamment connus sous les noms commerciaux "DELRIN", CELCON et "HOSTAFORM C", - du polytétrafluoroéthylène pur, - du polytétrafluoroéthylène chargé au bronze ou au graphite, et - du bronze chargé au polytétrafluoroéthylène, chacun de ces matériaux pouvant travailler avec des fluides spécifiques choisis en fonction des différentes applications, notamment eau, huiles, essence, solutions acides, solutions alcalines et solutions salines. La température de travail avec les différents fluides est comprise entre - 300 C et + 1000 C. Pour augmenter la durée de vie du raccord tournant dans son ensemble ces différents composants, notamment l'arbre de rotation A, l'enveloppe 3 de ce dernier, les contre-plaques d'arrêt 8, ainsi que les moyens de fixations 10 et 12 de ces dernières à l'enveloppe 3,sont réalisés en matériaux inoxydables. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention. REVENDICATIONS 10 Raccord tournant, du type utilisant un arbre de rotation creux, borgne à sa partie supérieure et comprenant une chambre annulaire d'isolement comprise entre l'arbre et son enveloppe, lequel arbre de rotation coopère avec des joints d'étanchéité et des moyens de guidage, notamment des écrous, pour transmettre une arrivée fixe de fluide à une sortie rotative de ce fluide, lequel raccord tournant est caractérisé en ce que la chambre annulaire (2) est ménagée dans la partie médiane de l'arbre de transmission (1), en ce que les deux moyens de guidage (5) de l'arbre de rotation (1), dont la longueur est suffisante pour bien centrer l'arbre (1) par rapport à l'enveloppe (3) et qui sont disposés de part et d'autre de ladite chambre annulaire d'isolement (2), de même que les deux joints (6 ou 6a) qui pourvoient à l'étanchéité de cette chambre (2), sont pourvus d'une pluralité de rainures de fuite (7), qui sont longitudinales et transversales par rapport à l'axe de l'arbre de rotation (1) et qui sont ménagées sur la surface intérieure desdits moyens de guidage (5), et en ce que ces moyens de guidage (5) sont tenus en position à l'aide d'une contre-plaque d'arrêt (8) dans laquelle est ménagé un orifice central (9) dont le diamètre est légèrement supérieur au diamètre intérieur desdits moyens de guidage (5), de façon à ménager un accès vers l'extérieur desdites rainures de fuite (7) chaque contre-plaque d'arrêt (8) étant fixée à ladite enveloppe (3) par tous moyens appropriés, notamment boulonnage, vissage ou autres. 2 - Raccord tournant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de guidage sont constitués par deux bagues de guidage (11), elles aussi pourvues de ladite pluralité de rainures de fuite. 3 - Raccord tournant selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de guidage, écrous (5) ou bagues (7), sont réalisés en tous matériaux présentant des caractéristiques de résistance à l'abrasion, aux températures élevées et aux déchirures,ainsi qu'un coefficient de frottement très faible, notamment pris dans le groupe du bronze et du bronze chargé au polytétrafluoroéthylène. 4 - Raccord tournant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux joints d'étanchéité (6 et 6a) présentent chacun une structure géométrique composite et sont constitués par coopération entre deux anneaux (13a et l3b), dont le premier 13a, disposé du cté de l'arbre de rotation (1), est réalisé en tous matériaux ayant une résistance élevée aux hautes températures et à l'usure par abrasion, ainsi qu'un coefficient de frottement très falble,notaaent en polypnylene, et est pourvu tout autour de la base oui regarde vpre ladite charre d'isclement (2) d'un rebord annulaire (14) par lequel ledit premier anneau (13a) est en contact avec l'enveloppe (3), tandis que le deuxième anneau (13b), disposé du coté de l'enveloppe (3), est monté à force sur le premier anneau (13a) et repose sur le rebord annulaire (14) de ce dernier, ledit deuxième anneau (13b) étant réalisé en tous matériaux ayant une résilience élevée, une résistance très élevée à l'usure par abrasion,ainsi qu'une compressibilité très élevée et un pouvoir d'amortissement aux chocs et aux vibrations très élevé,.notanment en polyuréthane, et étant monté à force conjointement avec le premier anneau (13a) contre ladite enveloppe (3), en sorte que la coopération entre lesdits premier et deuxième anneaux (13a et 13b respectivement) assure une étanchéité exceptionnellement élevée. 5 - Raccord tournant selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier anneau (13a) est pourvu, tout autour de la base opposée à celle qui regarde vers la chambre d'isolement (2), d'un deuxième rebord annulaire (15) qui délimite avec ledit premier rebord annulaire (14) un espace torique dans lequel est introduit à force ledit deuxième anneau (13b), ce deuxième rebord annulaire (15) étant, comme le premier~(14), en contact avec l'enve- loppe (3), contre laquelle le premier anneau (13a), ainsi modifié, et le deuxième anneau (13b) sont montés à force. 6 - Raccord tournant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les joints d'étanchéité de ce raccord tournant présentent une structure géométrique unitaire et sont réalisés en tous matériaux ayant une résistance élevée à l'usure par abrasion, un très faible coefficient de frottement et une très bonne résistance aux différents fluides employés, notamment pris dans le groupe du polypropylène pur, du polyoxyméthylène ou des polyacétals, du polytétrafluoroéthylène pur, du polytétrafluoroéthylène chargé au bronze, ou au graphite, et du bronze chargé au polytétrafluoroéthylène. 7 - Raccord tournant selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'arbre de rotation (1), l'enveloppe (3) de ce dernier, les contre-plaques d'arrêt (8) des moyens de guidage (5 ou 11) dudit arbre de rotation (1), ainsi que les moyens de fixation (10 ou 12) de ces contreplaques d'arrêt (8) sur ladite enveloppe (3), sont réalisés en matériaux inoxydables.