Brevet FR2618525A1 — publié le 19890127

DISPOSITIF DESTINE A EMPECHER LES FUITES SUR UN APPAREIL MECANIQUE COMPORTANT UNE OEAMBRE A FLUIDE OBTUREE DE FACON ETANCHE, NOTAMMENT UNE POMPE. L'invention concerne un dispositif destiné à empêcher les fuites sur un appareil mécanique comportant une chambre à fluide obturée de façon étanche, notamment sur un appareil dans lequel un élément mobile, tel qu'un arbre rotatif, traverse une paroi de la chambre à fluide et est rendu étanche par rapport à cette chambre à fluide à l'aide d'une garniture d'étanchéité, comme c'est en parti- culier le cas pour des pompes et des têtes d'alimentation à rotor ou têtes d'étanchéité prévues pour l'alimentation et l'évacuation d'un fluide, tel qu'un agent de lubrification ou de l'huile servant d'agent caloporteur, sur un appareil rotatif. Sur un appareil mécanique du type indiqué ci-dessus, il faut s'attendre à des fuites non seulement après une période prolon- gée de fonctionnement, mais aussi, en raison de défauts des maté- riaux ou de l'assemblage, pratiquement toujours, c'est-à-dire même immédiatement après la réalisation d'une installation comportant cet appareil. Dans tous les cas, les fuites qui se produisent ont une influence nocive sur le milieu entourant l'appareil, par exemple sous la forme d'une pollution. Dans le cas de l'utilisation de fluides incompatibles avec l'environnement, des fuites conduisent en outre à une pollution. de cet environnement. Par ailleurs, suivant la nature du fluide utilisé, elles peuvent offrir des risques d'incen- die, d'explosion et de dommages corporels, plus particulièrement lorsqu'on se sert d'un fluide chaud, comme ceci est le cas avec l'utilisation d'huile surchauffée dans des installations de trans- fert de chaleur. Une telle installation de transfert de chaleur comportant un appareil mécanique formé d'une pompe est décrite et représentée dans le brevet DE-A-2.721.221. Dans cette installation connue, on peut voir apparattre les risques ou les influences noci- ves mentionnés ci-dessus si des fuites se produisent sur l'appareil mécanique considéré. -2- Il serait possible de prévenir de tels risques en réa- lisant une cuve dans laquelle l'installation serait logée, qui recueillerait les fuites et dont le volume devrait correspondre au volume du fluide qui est mis en circulation dans l'installation. Bien que, grâce à cela, il soit possible de recueillir les fuites, ce qui empêcherait une détérioration de l'environnement, on n'évite- rait toutefois pas, avec un tel agencement, des influences nocives ou des risques se présentant sous la forme d'une pollution au moins de l'installation et sous la forme d'odeurs incommodantes. Il se présente en outre le risque de dommages corporels, plus particuliè- rement lorsque des fuites surchauffées peuvent s'échapper sous une pression relativement élevée. L'endommagement de l'organe d'étan- chéité de l'appareil ne pourrait en effet se remarquer que lorsque l'huile surchauffée apparatt dans la cuve collectrice. C'est pourquoi l'invention a pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus et de fournir un dispositif du type précité qui soit agencé de façon telle que, lorsque des fuites se produisent sur l'appareil mécanique, il n'en résulte aucune influence nocive sur l'environnement de cet appareil ou aucun risque pour celui-ci. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre sup- plémentaire destinée à recueillir les fuites, qui est associée à l'appareil mécanique du côté extérieur à sa garniture d'étanchéité et à laquelle est associé un instrument de surveillance de l'exis- tence de fuites qui est relié à un instrument indicateur par un câble de transport de signaux en vue d'envoyer un signal indicateur lorsque des fuites se produisent. Les avantages obtenus à l'aide de l'invention résident essentiellement dans le fait que, à l'aide de moyens pouvant se réaliser d'une manière simple et économique, c'est immédiatement qu'on détecte et affiche une fuite, avant qu'elle ne s'échappe dans l'environnement, ce qui entraînerait les inconvénients décrits plus haut. C'est pour cette raison que, grâce à l'agencement conforme à l'invention, ces inconvénients ne peuvent pas non plus apparattre. - 3 - Non seulement le dispositif conforme à l'invention s'ap- plique d'une manière simple dans le cas de la réalisation initiale de l'appareil mécanique ou de l'installation qui le contient, mais encore on peut en équiper a posteriori et d'une manière simple un appareil faisant partie d'une ancienne installation. Un autre avantage de l'agencement conforme à l'invention réside dans le fait que, grâce à l'affichage de l'existence d'une fuite, on empêche celle-ci de s'échapper en plus grande quantité et on évite par conséquent à l'appareil mécanique, bu à l'installation qui le contient, des perturbations supplémentaires qui peuvent par exemple résider dans la possibilité d'apparition de défaillances dans le fonctionnement dues au fait que celui-ci a lieu avec une perte de fluide en grande quantité, s'il n'est prévu aucun disposi- tif surveillant et affichant cette perte de fluide. Dans le cas de l'agencement conforme à l'invention, un tel dispositif supplémentai- re n'est pas nécessaire, étant donné que s'affiche déjà une faible perte de fluide. Dans un mode avantageux de réalisation de l'invention, l'appareil mécanique peut comporter, du c8té extérieur à la garnitu- re d'étanchéité, une capacité supplémentaire formant carter, par exemple pour recueillir de l'huile de lubrification, et la chambre collectrice peut être formée par une tuyauterie qui est reliée à cette cavité supplémentaire formant carter. Il est ainsi possible de réaliser cette chambre collectrice, qui ne demande qu'un volume relativement petit, à l'aide d'une tuyauterie ou d'un tuyau qui peut se fixer sur l'appareil d'une manière simple, par exemple au moyen d'une bride ou de raccords de jonction filetés ou à emboîtement. On obtient de ce fait une simplification supplémentaire permettant une réalisation économique. Il peut aussi être prévu que l'appareil mécanique compor- te, du c8té extérieur à sa garniture d'étanchéité, une capacité supplémentaire formant carter et destinée par exemple à recueillir de l'huile de lubrification et que la chambre collectrice soit disposée à une certaine distance de l'appareil et soit reliée par une tuyauterie à cette capacité supplémentaire formant carter. Il -4 - est donc ainsi possible que la chambre collectrice soit disposée soit directement sur l'appareil, soit à une certaine distance de celui-ci, par exemple en un endroit o il existe un emplacement accessible. Un tel agencement permet notamment aussi de n'utiliser qu'une seule chambre collectrice pour plusieurs appareils mécani- ques, cette chambre devant être reliée par des tuyauteries aux appareils concernés. Il peut être prévu une cuve réceptrice en forme d'enton- noir ou de bassin, qui est destinée à être disposée au-dessous de l'appareil mécanique et qui constitue la chambre collectrice ou est reliée par une tuyauterie à. la chambre collectrice. Cet agencement est recommandé dans le cas o il ne s'offre pas de possibilité de raccordement sur l'appareil. Il peut être prévu qu' au moins un tronçon de la tuyaute- rie, de préférence le tronçon extrême disposé du c8té de l'appareil, soit une tuyauterie souple, et que la tuyauterie, ou tuyauterie souple, puisse être reliée à la cavité supplémentaire formant carter ou à la cuve collectrice à l'aide d'un raccord de liaison à emboîte- ment, tandis que, de préférence, au moins la partie de raccord située du côté de la capacité supplémentaire formant carter ou de la cuve collectrice se ferme automatiquement lorsqu'elle est à l'état ouvert. Les deux dispositions qui précèdent simplifient et facili- tent l'agencement et le montage. La chambre collectrice peut être reliée à un réservoir par une tuyauterie supplémentaire. Grâce à cette disposition, les per- turbationss ou influences nocives indiquées au début sont aussi évitées dans le cas o l'affichage de l'existence d'une fuite n'a pas été remarqué. Il est conseillé dans un tel cas de donner au volume du réservoir une valeur correspondant au volume du fluide présent, afin que les influences nocives et perturbations n'appa- raissent pas même si toute la quantité du fluide devait s'échapper de l'appareil. Un avantage supplémentaire de cet agencement réside dans le fait qu'on obtient une mise automatique à l'atmosphère de l'espace intérieur de la garniture d'étanchéité. On évite de ce fait des endommagements de cette garniture d'étanchéité dus par exemple à -5 - la chaleur et à la surpression qui en résulte. Dans une installation de transfert de chaleur sous atmo- sphère de gaz protecteur, un tel réservoir n'est pas nécessaire dans le cas o il existe par exemple déjà un réservoir de stockage. S'il existe une telle atmosphère de gaz protecteur, un réservoir relié à la chambre collectrice se recommande. L'instrument de surveillance peut être relié à un interru- pteur en vue d'assurer la mise hors service ou l'interruption de service de l'appareil mécanique ou de l'installation contenant cet appareil, éventuellement après un intervalle déterminé de temps. Le dispositif peut être utilisé pour une installation de transfert de chaleur dans laquelle de l'huile surchauffée est mise en circulation par une pompe suivant-un circuit l'envoyant à un dis- positif de réchauffage et un dispositif de consommation de chaleur, notamment pour une installation de transfert de chaleur sous atmo- sphère de gaz protecteur, par exemple dans un réservoir tel qu'un réservoir de stockage ou un vase d'expansion. Le dispositif peut aussi s'utiliser sur ce qu'il est convenu d'appeler des têtes d'alimentation à rotor ou têtes d'étan- chéité, comme celles d'installations de chauffage à rouleaux ou vis sans fin. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexé sur lequel la figure unique représente schématiquement une installation de transfert de chaleur pourvue d'un dispositif conforme à l'invention. L'installation de transfert de chaleur qui est représentée est désignée dans son ensemble par la référence 1 et il y est mis en circulation de l'huile surchauffée à l'aide d'une pompe 2. Dans le circuit, désigné dans son ensemble par la référen- ce 3, qui est constitué d'une tuyauterie et dont le sens d'écoule- ment est indiqué par la flèche 4, on trouve disposés la pompe 2, un appareil de réchauffage 5 prévu pour l'huile s'écoulant dans le cir- cuit et un dispositif de consommation de chaleur 6. Sur le tronçon du circuit 3 qui sert de tuyauterie d'amenée et qui est désigné par 26185 25 - 6 - la référence 7, il est prévu, en dérivation et en amont de la pompe 2 par rapport au sens d'écoulement 4, deux branches de tuyauterie 8 et 9 conduisant à un réservoir de stockage 11 qui offre un raccord tubulaire de remplissage et extraction 12 et un orifice de dégazage 13. Partant d'une tuyauterie parallèle 14 qui se raccorde au circuit 3, d'une part entre le dispositif de consommation de chaleur 6 et le dispositif de réchauffage 5, et d'autre part entre ce dispositif de consommation de chaleur 6 et la pompe 2, un tronçon de tuyauterie 15 s'étend jusque dans la partie supérieure- du réservoir de stockage 11, c'est-à-dire au- dessous de l'orifice de dégazage 13, la partie de ce tronçon de tuyauterie 15 qui s'étend dans le réservoir 11 étant perforée en vue du dégazage de l'huile surchauffée qui s'y trouve. La référence 16 désigne des vannes pouvant se fermer lors- qu'on le désire. En ce qui concerne la pompe 2, il s'agit d'une pompe comportant un arbre rotatif 10 représenté symboliquement et dont l'étanchéité par rapport à la cavité du bottier de la pompe 2 qui contient de l'huile surchauffée est assurée par une garniture étan- che d'arbre non représentée. C'est dans la zone de cette garniture étanche de l'arbre que, en cas de défaut de cette garniture, il apparaît un emplacement non étanche par lequel s'échappe l'huile surchauffée. Cet emplacement est recouvert par une tuyauterie 17 qui l'entoure et qui est de préférence fixée sur le carter de la pompe 2, avec réalisation d'une étanchéité par rapport à celui-ci, à l'aide d'une bride. Cette tuyauterie 17 s'étend jusqu'à une chambre collectrice 18 prévue pour les fuites et dont le carter est rendu solidaire de la tuyauterie 17. Un instrument de surveillance 19, représenté symboliquement, tel qu'un interrupteur à niveau ou à pression, est disposé dans la chambre collectrice 18 et, lorsqu'une fuite parvient dans la chambre collectrice 18, il provoque une signalisation à l'aide d'un instrument indicateur 21, par exemple de type optique ou acoustique, auquel cet instrument de surveillance est relié par un câble de transport de signaux. Par ailleurs, la chambre collectrice 18 est reliée au réservoir de stockage 11 par une tuyauterie supplémentaire 22 7- En cas de défaut de la garniture d'étanchéité située entre la cavité du carter de la pompe 2 et l'arbre 10, de l'huile sur- chauffée parvient jusque dans la chambre collectrice 18 en passant par la tuyauterie 17. Dans cette chambre, la présence de l'huile surchauffée est détectée par l'instrument de surveillance 19 et cela déclenche l'affichage du défaut, de sorte que le préposé compétent peut avoir sans retard cormnnaissance de ce défaut. Si l'emplacement non étanche est assez étendu et qu'il se produit par conséquent une fuite relativement importante, ou bien si l'indication affichée n'est pas immédiatement remarquée, la fuite s'écoule jusque dans le réservoir de stockage 11 en passant par la tuyauterie 22. Par rap- port aux agencements connus dans lesquels les fuites s'échappent dans le milieu environnant libre, le présent agencement empêche non seulement une pollution de l'environnement et la présence d'odeurs incommodantes, mais aussi un risque d'incendie et d'explosion en cas de présence d'huile surchauffée. Par ailleurs, le défaut de la gar- niture d'étanchéité se trouve affiché sans retard. Il est avantageux aussi, dans le cadre de l'invention, de prévoir une liaison de transmission de signaux entre l'instrument de surveillance 19 et un interrupteur non représenté prévu pour la pompe 2 ou pour l'ensemble de l'installation de transfert de chaleur 1. Ce dispositif peut aussi être accouplé à une minuterie à l'aide de laquelle se fixe le temps séparant la constatation de l'existence de la fuite et l'in- terruption de service de la pompe 2 ou de l'installation de trans- fert de chaleur 1. L'agencement peut être prévu de façon telle que l'interruption de service se produise lors de la constatation de l'existence de la fuite par l'instrument de surveillance 19, ou bien après un intervalle déterminé de temps à la suite de cette constata- tion, par exemple pour servir de sécurité pour le cas o l'indica- tion affichée ne devrait pas être remarquée. Pour le cas o il ne serait pas associé de réservoir de stockage 11 à l'installation de transfert de chaleur 1 ou à un autre circuit quelconque de circulation, il est prévu un réservoir parti- culier 23 dans lequel débouche une tuyauterie 24 provenant de la chambre collectrice 18, ce qui est représenté en trait mixte. - 8 - I1 est aussi possible, dans le cadre de l'invention, de raccorder directement la chambre collectrice 18 au carter de la pompe 2, du c8té extérieur à la garniture d'étanchéité. Dans le cas de pompes, ou d'appareils mécaniques compara- bles en ce qui concerne une possibilité de fuites, il est déjà connu d'enfermer du c8té extérieur la garniture d'étanchéité, conmme dans une chambre, c'est-à-dire de prévoir, sur le c8té extérieur de cette garniture d'étanchéité, une chambre supplémentaire formant carter, prévue par exemple pour de l'huile de lubrification et qui est fermée par une vis de purge d'air. Dans le cas d'un tel agencement, on raccorde la tuyauterie 17 au trou prévu pour cette vis de purge d'air. Pour le raccordement des tuyauteries 17, 22 et 24, qui peuvent être, au moins sur certains tronçons, des tuyaux souples, on utilise de préférence des raccords de liaison à enclenchement rapide comme des raccords de liaison à emboîtement. 26 18525 - 9- REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à empêcher les fuites sur un appa- reil mécanique comportant une chambre à fluide obturée de façon étanche, notamment sur un appareil dans lequel un élément mobile, tel qu'un arbre rotatif, traverse une paroi de la chambre à fluide et est rendu étanche par rapport à cette chambre à fluide à l'aide d'une garniture d'étanchéité, comme c'est en particulier le cas pour une pompe, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre supplénen- taire (18) destinée à recueillir les fuites, qui est associée à i'appareil mécanique (2) du c8té extérieur à sa garniture d'étanché- ité et à laquelle est associé un instrument (19) de surveillance de l'existence de fuites qui est relié à un instrument indicateur (21) par un câble de transport de signaux en vue d'envoyer un signal indicateur lorsque des fuites se produisent. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareil mécanique (2) comporte, du c8té extérieur à la garniture d'étanchéité, une capacité supplémentaire formant carter, par exemple pour recueillir de l'huile de lubrification, et la chambre collectrice (18) peut être formée par une tuyauterie (17) qui est reliée à cette cavité supplémentaire formant carter. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareil mécanique comporte, du c8té extérieur à sa garni- ture d'étanchéité, une capacité supplémentaire formant carter et destinée par exemple à recueillir de l'huile de lubrification et en ce que la chambre collectrice (18) est disposée à une certaine distance de l'appareil (2) et est reliée par une tuyauterie (17) à cette capacité supplémentaire formant carter. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la tuyauterie (17) est reliée à la partie supérieure de la capacité supplémentaire formant carter. 5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu une- cuve réceptrice en forme d'entonnoir ou de bassin, qui est destinée à être disposée au-dessous de l'appareil mécanique (2) et qui constitue la chambre collectrice ou est reliée - 10 - par une tuyauterie (17) à la chambre collectrice (18). 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'au moins un tronçon de la tuyauterie (17), de préférence le tronçon extrême disposé du c8té de l'appareil (2), est une tuyauterie souple. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la tuyauterie, ou tuyauterie souple, (17) peut être reliée à la cavité supplémentaire formant carter ou à la cuve collectrice à l'aide d'un raccord de liaison à emboîtement, tandis que, de préférence, au moins la partie du raccord située du c8té de la capacité supplémentaire formant carter ou de la cuve col- lectrice se ferme automatiquement lorsqu'elle est à l'état ouvert. 8. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la chambre collectrice (18) est reliée à un réservoir (11, 23) par une tuyauterie supplémentaire (22). 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'instrument de surveillance (19) est relié à un interrupteur en vue d'assurer la mise hors service ou l'interruption de service de l'appareil mécanique (2) ou de l'in- stallation (1) contenant cet appareil (2), éventuellement après un intervalle déterminé de temps. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour une installation de transfert de chaleur (1) dans laquelle de l'huile surchauffée est mise en circulation par une pompe (2) suivant un circuit (3) l'en- voyant à un dispositif de réchauffage (5) et un dispositif de consommation de chaleur (6), notamment pour une installation de transfert de chaleur sous atmosphère de gaz protecteur, par exemple dans un réservoir tel qu'un réservoir de stockage ou un vase d'expansion. 11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour ce qu'il est convenu d'appeler des têtes d'alimentation à rotor ou têtes d'étanchéité, par exemple pour des installations de chauffage à rouleaux ou à vis sans fin.