Brevet FR2563583A1 — publié le 19851031

GARNITURE D'ETANCHEITE D'ARRET POUR FLUIDE DANS UNE POMPE CENTRIFUGE. L'invention concerne une garniture d'étanchéité d'arrêt qui, destinée e à rendre étanche l'interstice annulaire compris entre le carter et l'arbre d'une pompe centrifuge, présente une partie disposée sur l'arbre et une partie disposée sur le carter, parties qui sont équipées de surfaces d'étanchéité, et sont séparées lune de l'autre pendant le fonctionnement de la pompe par un moyen provoquant le déplacement de lune des surfaces d'étanchéité. Les garnitures d'étanchéité de ce type sont surtout utilisées dans les pompes centrifuges qui sont équipées d'un dispositif d'étanchéité hydrodynamique de l'arbre. Etant donné que ces dispositifs d'étanchéité hydrodynamiques de l'arbre, qui nuisent à la hauteur d'aspiration et à la hauteur de refoulement de la roue à aubes par les ailettes dorsales ou par les roues de décharge, ne fonctionnent que pendant la marche de la pompe, une garniture additionnelle agissant à l'arrêt ainsi que pendant les phases de démarrage et de ralentissement de la pompe centrifuge est chaque fois nécessaire. Les garnitures d'étanchéité connues sont montees de façons diverses pour se verrouiller et se déverrouiller,par exemple au moyen de masses soumises à la force centrifuge, ou au moyen d'une énergie étrangère. Les garnitures ellesmêmes peuvent être constituées par exemple sous forme de bourrages coniques ou de garnitures à anneau glissant. Les deux types de garniture ont leurs inconvénients : les bourrages coniques sont difficiles à fabriquer; en ce qui concerne les garnitures à anneau glissant, il faut prévoir une contrepartie glissante entre lesquelles peut parvenir un fluide de refoulement pollué, collant ou agressif, qui peut conduire à des défauts d'étanchéité après fermeture des surfaces d'étanchéité. Un matériau avantageux pour les garnitures d'étanchéité, en ce qui concerne seulement la fonction d'étanchéité, serait un élastomère, ainsi que cela est habituel pour les garnitures statiques. Comme l'effet d'étanchéité des garnitures hydrodynamiques d'arbres diminue largement dans la plage des faibles vitesses de rotation et du fait de la nécessité qui en résulte de l'utilisation prématurée des garnitures d'étanchéité d'arrêt, le danger existe pour une telle garniture équipée d'un élastomère qu'elle se détériore prématurément. L'invention a pour but de permettre l'utilisation d'élastomères pour des garnitures d'étanchéité d'arrêt, sans pour autant avoir à envisager l'inconvénient d'une destruction rapide de la partie en élastomère. Selon l'invention, ce but est atteint du fait qu'au moins l'une des deux surfaces d'étanchéité est molle et du fait que la partie de la garniture d'étanchéité qui est disposée dans le carter ou celle qui est prévue sur l'arbre est reliée au carter ou à'arbre par l'intermédiaire d'un accouplement à glissement étanche. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'accouplement à glissement est constitué par des bagues d'étanchéité radiales disposées entre une pièce de garniture et l'arbre ou le carter. La surface d'étanchéité de la garniture d'étanchéité déplaçable peut, de manière connue, être disposée dans une pièce qui est attirée par un aimant pendant le fonctionnement de la pompe. Selon une solution avantageuse la surface d'étanchéité déplaçable est constituée par un tuyau en maté riau élastique-non soumis à une pression pendant le fonctionnement -de- la pompe et soumis- à une pression pendant son arrêt. L'invention sera ci-après décrite plus en détail à l'aide en référence au dessin annexé dans lequel La figure 1 représente une garniture d'étanchéité selon l'invention, dans laquelle la partie mobile en direction axiale est montée dans le carter, la figure 2 représente une garniture d'étanchéité, également selon l'invention, dans laquelle la partie mobile en direction axiale est disposée sur l'arbre, et La figure 3 représente une autre variante de la garniture d'étanchéité dans laquelle la surface d'étanchéité soulevable est constituée par un tuyau monté dans le carter. La garniture d'étanchéité de la figure 1 comprend une partie (2) qui est mobile axialement dans le carter (1) d'une pompe centrifuge et sur laquelle est disposée une garniture élastique (3). Pour réaliser l'étanchéité du côté carter de la partie (2) mobile en direction axiale, on utilise une garniture en forme de joint torique (4). En outre, la partie (2) mobile en direction ax-iale comporte un disque (6) qui est disposé à l'opposé de la garniture et qui coopère avec un électroaimant (5) prévu dans le carter (1). Un ressort (7) exerce sur la partie (2) mobile en direction axiale une force agissant en direction de la surface d'étanchéité (8) de la partie (10) de la garniture d'étanchéité qui tourne avec l'arbre (9) de la pompe. Entre l'arbre (9) et la partie tournante (10) sont prévues des garnitures radiales (11) servant d'accouplement à glissement. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2, la partie mobile (12) de la garniture d'étanchéité est disposée sur l'arbre (9) de la pompe. L'étanchéité de cette partie mobile (12) par rapport à l'arbre (9) est obtenue par l'intermédiaire d'une garniture en forme de joint torique (13). Cette partie mobile (12) comporte en outre sur son côté frontal une garniture élastique. La compression contre la partie immobile (14) de la garniture d'étanchéité et le soulèvement par rapport à cette dernière s'effectuent d'une façon quelconque, par exemple au moyen de masses -non représentées- soumises à la force centrifuge. Dans ce mode de réalisation, la partie (14) est reliée par des garnitures radiales (15), à la manière d'un accouplement à glissement, au carter (16) de la pompe. La figure 3 représente une garniture d'étanchéité dont la partie tournante (17) est là encore reliée à l'arbre (9) de la pompe- au moyen de bagues d'étanchéité radiales (18). La partie mobile de la garniture est constituée par un tuyau (19) qui s'applique continuellement de façon étanche contre la paroi du carter (20) de la pompe. Sur le dessin, le tuyau (19) est représenté alors qu'il n'est pas soumis à une pression, état dans lequel est ménagé un interstice (21) entre lui-même et la partie (17). Le mode de fonctionnement de la garniture d'étanchéité d'arrêt selon l'invention qui est représentée sous forme de trois variantes est le suivant. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le disque (6) de la partie (2) mobile en direction axiale est attiré, pendant que fonctionne la pompe, par l'électroaimant (5), ce qui fait que la garniture élastique (3) est dégagée de la surface d'étanchéité (8) coopérant avec elle, de la partie (10) qui tourne avec l'arbre. Quelques secondes avant l'arrêt de la pompe centrifuge, l'électroaimant est mis hors circuit. La garniture élastique (3) est alors pressée contre la surface d'étanchéité (8) de la partie (10) qui tourne avec l'arbre (9) par la seule force du ressort (7) agissant sur la partie mobile (2). Dès que le moment de friction entre la garniture (3) et la surface d'étanchéité (8) dépasse le moment de friction entre les garnitures radiales (11) et l'arbre (9), la partie (10) tourne par rapport à l'arbre (9), ce qui fait qu'il n'y a plus aucun mouvement relatif entre les parties (2) et (10) de la garniture d'étanchéité. Pendant la phase de ralentissement, seul un mouvement relatif a lieu entre la partie (10) et les garnitures radiales (11) d'une part et l'arbre (9) de la pompe d'autre part. Au démarrage de la pompe centrifuge, le processus qui vient d'être décrit se déroule selon la séquence inverse au début, la garniture d'étanchéité reste fermée et la partie (10) montée sur les garnitures radiales (11) qui agit en tant qu'accouplement à glissement reste dans sa position de repos. Après quelques secondes, la partie mobile (2) de la garniture d'étanchéité est soulevée après mise en circuit de l'électro- aimant (5). La partie (10) tourne alors avec l'arbre (9) de la pompe. La fonction d'étanchéité est désormais uniquement remplie par le dispositif d'étanchéité hydrodynamique de l'arbre de la pompe centrifuge. Comme les lèvres d'étanchéité des garnitures radiales (11) ne subissent aucune modification de position axiale par rapport à l'arbre (9) de la pompe, aucun fluide refoulé et de ce fait aucun corps étranger mettant les lèvres en danger, ne peut parvenir entre les lèvres et l'arbre (9). Le fonctionnement des garnitures d'étanchéité des figures 2 et 3 est fondamentalement le même que celui du mode de réalisation de la figure 1, en dépit de leur agencement différent. La variante représentée à la figure 3 présente seulement une particularité : alors que pour les deux autres modes de réalisation, la partie mobile (2 ou 12) modifie sa position dans son ensemble, il y a pour le tuyau (19) seulement un déplacement de la paroi du tuyau. Quand le tuyau (19) se gonfle, il parvient en contact étanche contre la partie rotative (17). - REVENDICATIONS 1. Garniture d'étanchéité d'arrêt destinée à rendre étanche l'interstice annulaire compris entre le carter et l'arbre d'une pompe centrifuge, comportant une partie disposée sur l'arbre et une partie disposée dans le carter, ces deux parties étant équipées de surfaces d'étanchéité et étant séparées l'une de l'autre pendant le fonctionnement de la pompe par un moyen déterminant un déplacement de l'une de ces surfaces d'étanchéité, caractérisée en ce qu'au moins l'une des deux surfaces d'étanchéité (3,8) est molle et en ce que la partie (2,14,19) disposée dans le carter (1,16) ou la partie (10,12,17) de la garniture d'étanchéité prévue sur l'arbre (9) est reliée au carter (1,16,20) ou à l'arbre (9) au moyen d'un accouplement à glissement étanche (11,15,18). 2. Garniture d'étanchéité d'arrêt selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'accouplement à glissement est constitué par des bagues d'étanchéité radiales (11,15,18) qui sont disposées- entre une pièce de la garniture (10,14,17) et l'arbre (9) ou le carter (1,16,20). 3. Garniture d'étanchéité d'arrêt selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface d'étanchéité déplaçable (3) est disposée de façon connue sur une partie (2) qui est attirée par un aimant (5) pendant la course de la pompe. 4. Garniture d'étanchéité d'arrêt selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface d'étanchéité déplaçable est reliée à des masses qui, soumises à la force centrifuge, exercent un effet de déplacement sur cette surface d'étanchélté -pendant le fonctionnement de la pompe. 5. Garniture d'étanchéité d'arrêt selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface d'étanchéité dépla çable est constituée par un tuyau (19) en matériau élastique qui n-'est pas soumis à la pression pendant le fonctionnement de la pompe et qui est soumis à une pression pendant son arrêt.