Brevet FR2612273A1 — publié le 19880916

La présente invention concerne un joint d'étanchéité hydrostatique tournant. Lorsqu'un arbre rotatif passe à travers un corps fixe, il est souvent souhaitable qu'un joint soit formé entre l'arbre et le corps afin que des fluides ne puissent pas s'échapper par l'espace délimité entre l'arbre et le corps. Un exemple de tels joints est un joint torique qui est tendu autour de l'arbre et est en appui contre une surface cylindrique d'étanchéité formée sur le corps fixe. Un tel joint est soumis à une usure entre le joint torique et la surface d'étanchéité et, après un temps suffisant, l'usure provoque la formation d'un espace entre le joint et la surface et permet à un fluide de s'échapper. On a déjà proposé le montage du joint ou de la bague d'étanchéité à demeure dans le corps, l'étanchéité étant assurée à l'interface de la bague d'étanchéité et de l'arbre, mais le même problème d'usure se pose. Lorsque l'échappement d'une petite quantité de fluide peut être permis, la bague d'étanchéité peut avoir un trou légèrement plus grand que le diamètre externe de l'arbre, mais le problème du réglage de l'uniformité de l'espace formé entre le joint et l'arbre tout autour de ce dernier est difficile à résoudre. Un essai de résolution de ce problème de l'usure est décrit dans l'article "The Hydrostatic Gas Non-Contact Seal", de Koga T. et Fujita T., ASLE (American Society of Lubrication Engineers) Transactions, Vol 29, 4, 505-514). La face du joint est inclinée vers l'arbre du côté à haute pression et est suivie par une face cylindrique de rayon minimal de la partie inclinée, du côté à basse pression, afin que l'écoulement du fluide entre l'arbre et le joint soit stabilisé. On a constaté selon l'invention que l'en- semble à joint d'étanchéité selon l'invention, dans lequel le trou du joint n'est pas délimité par une face inclinée mais par un gradin qui a un diamètre plus petit du côté à basse pression, par rapport à son diamètre du côté à haute pression, constituait une meilleure solution. Un trou ayant un gradin est de fabrication plus facile qu'un trou ayant une partie inclinée et on a constaté qu'il donnait de bonnes performances. Un autre problème est qu'une bague continue d'étan- chéité doit être placée sur l'arbre par passage sur celui- ci à une extrémité; cette opération ne pose pas de pro- blème lors du montage de l'arbre dans son boîtier, mais lorsqu'un joint doit être remplacé, le démontage de l'arbre du boîtier et le remontage prennent du temps. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ce problème est résolu par utilisation d'un joint divisé en au moins deux parties et d'un dispositif destiné à maintenir ces parties en coopération. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une élévation latérale, dont une moitié est représentée en coupe, d'un ensemble à joint d'étanchéité selon l'invention; et la figure 2 est un agrandissement d'une partie de la figure 1. Un arbre 1 peut tourner autour de son axe à l'inté- rieur d'un boîtier 5 de machine. Un boîtier 4 de joint, ayant un trou dans lequel tourne l'arbre 1 est fixé au boîtier 5 de la machine par un boulon 11 et un adaptateur 12. Des organes d'étanchéité tels que des bagues ou joints toriques, sont placés dans le corps 12 de l'adaptateur afin que le fluide ne puisse pas fuire aux intefaces avec le boîtier 5 et le boîtier 4. Le trou formé dans le boîtier 4 a une partie élargie et des parties rétrécies de part et d'autre afin qu'il forme une cavité 13 et une bague fendue 2 d'étanchéité est montée dans la cavité 13. La partie relativement étroite placée du côté à basse pression de la cavité a une paroi radiale 17 et le côté à basse pression du joint a une face radiale correspondante 16 qui est au contact de la paroi 17 lorsque le fluide qui doit être retenu exerce une pression, si bien que les fuites de fluide sont réduites entre ces faces. La bague 2 est divisée en deux parties (ou plus le cas échéant) afin qu'elle puisse être placée autour de l'arbre 1 sans que l'accès soit nécessaire à une extrémité de celui-ci. La bague 2 a une cavité circonférentielle externe destinée à loger un ressort 3 formant un bracelet qui maintient les parties séparées de la bague en coopéra- tion. Le boîtier 4 du joint peut aussi être divisé autour de l'arbre. Le trou de la bague d'étanchéité est sous forme de deux cylindres ayant un gradin net 14 entre eux (gradin à face radiale). Un cylindre de diamètre relativement grand 21 est formé du côté à haute pression (à gauche sur la figure 1) et un second cylindre de plus petit diamètre 22 est formé du côté à basse pression (à droite sur la fi- gure). Le cylindre 21 est plus long (d'un facteur au moins égal à deux) que le cylindre 22. Le gradin 14 a une dimen- sion radiale comprise entre 0,005 et 0,05 mm et l'espace compris entre le cylindre relativement petit 22 et l'arbre 1 est du même ordre de grandeur. La section de la bague 2 est uniforme tout autour de l'arbre. Le but de l'augmentation de la dimension de l'espace formé entre l'arbre et la bague d'étanchéité du côté à haute pression est de permettre à la pression hydrostatique du fluide se trouvant dans la plus grande partie de l'es- pace formé entre la bague d'étanchéité et l'arbre d'assurer le maintien et le réglage de la distance comprise entre l'arbre et l'organe d'étanchéité. La partie étroite res- tante du trou réduit l'échappement du fluide entre la bague d'étanchéité et l'arbre à des quantités faibles et réglées, mais, comme la dimension de l'espace est convenablement réglée par la pression hydrostatique dans la partie amont du trou, l'arbre n'est pas au contact de la bague ddétan- chéité et ne s'use donc pas. REVENDICATIONS 1. Joint d'étanchéité, caractérisé en ce qu'il com- prend un arbre rotatif (1), un corps fixe (5) ayant un trou pour le passage de l'arbre, et un joint (2) monté dans le trou du corps fixe autour de l'arbre, le trou du joint ayant un gradin (14) de manière que son diamètre soit plus petit du côté à basse pression du joint que du côté à haute pression. 2. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trou du joint est sous forme de deux cylindres (21, 22), le gradin (14) étant placé entre les deux cylindres. 3. Joint selon la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur du cylindre (22) qui se trouve du côté à basse pression du gradin est inférieure à la longueur du cylindre (21) qui se trouve du côté à haute pression du gradin. 4. Joint selon la revendication 3, caractérisé en ce que la longueur du cylindre (22) placé du côté à basse pression du gradin est inférieure à la moitié de la lon- gueur du cylindre (21) placé du côté à haute pression du gradin. 5. Joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le joint (2) a une face radiale (16) du côté à basse pression et le corps fixe a une face radiale coopérante (17) du côté à basse pression et contre laquelle la face radiale du joint est repoussée par la pression du fluide lors de l'utilisation. 6. Joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le joint (2) est divisé en au moins deux parties, et il comporte un dispositif (3) desti- né à maintenir les parties en coopération. 7. Joint selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif (3) de maintien comporte une bande entou- rant les parties du joint et la face externe du joint a une cavité destinée à loger cette bande. 8. Joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (2) est un anneau de section uniforme.