Brevet FR2629737A1 — publié le 19891013

I Tête d'injection La présente invention concerne une tête d'injection avec un porte-injecteurs qui est monté rotatif autour d'un axe, qui peut être entraîné par la réaction de l'eau sous- pression sortant des injecteurs, et dont le mouvement de rotation est freiné à l'aide d'un frein, et avec un boîtier fixe, présentant un branchement d'eau sous pression. On connaît des têtes d'injection de ce type, dont l'entraînement a lieu selon le système. du tourniquet hydraulique, et des freins agissant hydrauliquement, mécaniquement ou par courant de Foucault étant prévus pour la limitation de leur vitesse de rotation. Avec des pressions de travail croissantes (100 bars et plus), l'étanchéification de l'arbre rotatif par rapport au boîtier fixe devient un problème, qui n'est que difficilement maîtrisable, même par l'appariement de matériaux présentant des coefficients de frottement favorables. Comme ce type de joints d'étanchéité se déforment plastiquement sous l'influence de la pression du fluide de travail, on obtient des pressions d'application qui bloquent le mouvement de rotation. La présente invention a pour but de configurer une tête d'injection du type mentionné en introduction de façon qu'elle puisse être employée en service continu pour de l'eau sous pression avec des pressions de travail élevées et très élevées. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'il est prévu, dans le boîtier, un manchon fixe, partant du branchement d'eau sous pression, qui dirige l'eau sous pression dans le canal central d'un arbre creux monté rotatif dans le boîtier et assemblé au porte-injecteurs, le manchon s'étendant dans un alésage de l'arbre creux dont le diamètre est élargi par rapport à celui du canal central, et un joint d'étanchéité à fente à labyrinthe étant prévu entre le manchon et la face de délimitation de l'alésage élargi, joint qui est muni de rainures annulaires élargissant unilatéralement la fente annulaire, disposées dans le manchon. L'eau sous pression en provenance du branchement d'eau sous pression est dirigée à travers le manchon et à travers l'arbre creux dans le porteinjecteurs, et elle est amenée aux injecteurs, la réaction de l'eau sous pression sortant des injecteurs mettant en rotation le porte-injecteurs du fait- d'une position inclinée correspondante des injecteurs. Le joint d'étanchéité à labyrinthe, avec les rainures annulaires disposées sur la périphérie du manchon, qui élargissent unilatéralement la fente annulaire entre le manchon et l'alésage de l'arbre creux, engendre la baisse progressive de la pression élevée de l'eau sous pression amenée au manchon. Les tolérances dans la région du joint d'étanchéité à fente à labyrinthe, sont choisies de telle sorte qu'il reste toujours un écoulement minimal d'une quantité partielle du fluide sous pression, qui sert à l'évacuation de chaleur et à la lubrification entre le manchon fixe et l'arbre creux rotatif. Le manchon constitue une pièce d'usure, qui doit être remplacée à un moment donné. Pour que le remplacement du manchon puisse s'effectuer d'une manière simple, le manchon est configuré en manchon emboîtable, et il est bloqué à sa position par la partie vissée avant de la conduite d'alimentation en eau sous pression. Afin d'accroître la vie utile du manchon, le manchon est réalisé en un matériau dont le module d'élasticité est supérieur à celui de l'arbre creux. Sous la pression respective du liquide, on obtient un effet de réajustement du manchon, sous la forme d'un rétrécissement de la section de la fente par rapport à l'arbre creux. L'usure apparaissant sur le manchon est ainsi compensée. Du fait de la pression de travail élevée, les arêtes vives sont évitées dans la région de transition entre l'alésage élargi de l'arbre creux et le canal central, et cette région de transition est dotée d'un contour intérieur en forme de S. La tête d'injection selon l'invention permet de travailler à des pressions de travail situées entre 1.000 et 3.000 bars. La tête d'injection peut être employée à des fins de dérouillage et de décapage, et aussi pour enlever du béton sur une profondeur atteignant plusieurs centimètres. La tête d'injection peut être réglée à une pression de travail qui rend inutile un décapage au sable dans le cadre du nettoyage de surfaces. L'arbre creux monté rotatif dans le boîtier fixe et amenant l'eau sous pression aux injecteurs, peut être assemblé à différents porte-injecteurs, de sorte qu'on dispose d'une grande liberté pour la configuration de l'outil. L'exposé qui suit décrit des exemples de réalisation de la tête d'injection selon l'invention, qui sont représentés sur le dessin annexé, dans lequel Figure I est une vue en coupe longitudinale d'une tête d'injection; Figure 2 est une vue dans le sens de la flèche Il de la figure 1; Figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un autre exemple de réalisation d'une tête d'injection Figure 4 représente une autre forme de réalisation d'un porte-injecteurs, qui peut être combiné avec le boîtier et l'arbre creux monté rotatif dans le boîtier; Figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 4; Figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 4; Figure 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la figure 4; et Figure 8 est une vue en coupe d'un autre exemple de réalisation d'une tête d'injection. La tête d'injection I présente un boîtier fixe cylindrique 2, qui est équipé d'un branchement 3 d'eau sous pression. Un arbre creux 5, pourvu d'un canal central 4, estmonté rotatif dans le boîtier. A cet effet, selon l'exemple de réalisation représenté, il est prévu, dans l'espace intérieur 6 du boîtier,deux paliers de poussée 7 et 8, ainsi qu'un palier d'épaulement 9. Une bride annulaire 10 de l'arbre creux 5 s'appuie contre le palier de poussée 7. Pour recevoir un manchon 11, il est prévu dans l'arbre creux 5 un alésage 12 élargi par rapport au canal central 4, alésage dont la région de transition 13 avec le canal central présente un contour intérieur en forme de S, de sorte que la présence d'arêtes vives dans cette région de transition est évitée. Le manchon 11 présente, sur sa périphérie des rainures de forme de section semi-circulaire, qui font le tour de la périphérie du manchon en étant disposées à faible distance les unes des autres, et qui sont les parties d'un joint d'étanchéité à fente à labyrinthe entre le manchon 11 et la face de délimitation de l'alésage élargi 12. La quantité partielle du fluide sous pression qui traverse le joint d'étanchéité à labyrinthe est reçue par une chambre 14, qui est équipée d'alésages d'évacuation 15 s'étendant radialement vers l'extérieur. Le manchon 11 présenté, sur son côté tourné vers le branchement 3 d'eau sous pression, une bride annulaire 16 qui s'appuie contre une bague d'étanchéité 17 s'appliquant contre une face annulaire du boîtier, face qui part d'un alésage traversant du boîtier destiné au manchon 11. Dans l'exemple de réalisation selon les figures 1 et 2, le porteinjecteurs 18, dans lequel sont fixés les injecteurs 19, est configuré en élément cylindrique, qui est assemblé à un support 21 de corps de freinage à l'aide de vis20, et relié à l'arbre creux 5 par l'ienrédair d'une demibague 22. Les injecteurs 19 sont alimentés en eau sous pression par l'intermédiaire d'un système de canaux présent dans le porte-injecteurs, système qui est alimenté en eau sous pression à partir du canal central 4 de l'arbre creux 5. Le support 21 de corps de freinage est constitué d'un disque terminal 23 et d'un corps de support en forme de douille 24, sur lequel est fixé une bague de cuivre 25. Le corps de support et le disque terminal sont mutuellement reliés par l'intermédiaire d'une bague de serrage 26. La bague de cuivre 25 entoure à distance des aimants permanents 27, qui sont fixés sur un corps annulaire 28 qui entoure le boîtier 2 et qui est fixé en position sur le boîtier par l'intermédiaire de vis sans tête 29. Les aimants permanents et la bague de cuivre 25 forment un frein à courant de Foucault, qui permet de freiner le mouvement rotatif du porte-injecteurs. Le corps annulaire 28 peut être déplacé et bloqué par pas dans le sens longitudinal par rapport au boîtier 2. L'effet de freinage peut être diminué par pas à partir de la position représentée à la figure 1, o le freinage est maximal. - La figure 3 représente une variante de réalisation par rapport à la tête d'injection selon les figures 1 et 2, variante dans laquelle le porte-injecteurs est équipé d'injecteurs 31 qui projettent l'eau vers le côté et vers l'arrière. Dans l'exemple de réalisation selon les figures 4 à 7, le porteinjecteurs 32 est configuré en forme de barre, et il est équipé d'injecteurs 33. Des aimants permanents 33, auxquels est associée un disque en cuivre 34, sont disposés en arc de cercle sur le côté arrière du porteinjecteurs 32. La fente 35 entre les aimants permanents 33 et le disque en cuivre 34 est réglable. Plus la fente est étroite, plus est importante la force de freinage qui est produite par ce frein à courant de Foucault. Le calibrage de la fente s'effectue par l'intermédiaire de goujons filetés 36 qui sont fixés sur un disque de bridage 37 qui est lui-même fixé sur le boîtier 2 à l'aide de vis sans tête 38. Les goujons filetés 36 atteignent, par' une extrémité filetée, un alésage fileté d'un disque de support 39 sur lequel est fixé le disque en cuivre 34. Le porte-injecteurs est fixé par des vis sur une bague de retenue 40 qui entoure l'arbre creux 5 et qui s'appuie,par une bride intérieure 41, contre des demi-bagues 42 insérées dans une rainure annulaire de l'arbre creux 5. Dans la tête d'injection selon la figure 8, le manchon 1 est configuré, à son extrémité avant, en injecteur sous pression 43, devant lequel est monté un À 5 diffuseur 44 prévu dans l'arbre creux. Le liquide qui sort à vitesse élevée de l'injecteur sous pression et qui pénètre dans le diffuseur produit, dans la région extérieure de l'injecteur sous pression 43, une dépression par laquelle le liquide est aspiré hors de la fente annulaire entre le manchon 1l et l'arbre creux 5. L'action d'étanchéification du joint d'étanchéité à fente à labyrinthe en est sensiblement améliorée. 2629?37 REVENDICATIONS 1. Tête d'injection avec un porte-injecteurs qui est monté rotatif autour d'un axe, qui peut être entraîné par la réaction de l'eau sous pression sortant des injecteurs, et dont le mouvement de rotation est freiné à l'aide d'un frein, et avec un boîtier fixe, présentant un branchement d'eau. sous pression, c a r a c t é r i s é e en ce qu'il est prévu, dans le boîtier (2), un manchon (11) fixe, partant du branchement d'eau sous pression (3), qui dirige l'eau sous pression dans le canal central (4) d'un arbre creux (5) monté rotatif dans le boîtier et assemblé au porteinjecteurs (18, 30, 32), le manchon (11) s'étendant dans un alésage (12) de l'arbre creux (5) dont le diamètre est élargi par rapport à celui du canal central (4), et un joint d'étanchéité à fente à labyrinthe étant prévu entre le manchon (11) et la face de délimitation de l'alésage élargi (12), joint qui est muni de rainures annulaires élargissant unilatéralement la fente annulaire, disposées dans le manchon (11). 2. Tête d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que les rainures annulaires sont disposées à faible distance les unes des autres sur la périphérie du manchon (11), et le boîtier (2) présente, afin de recevoir une faible quantité partielle du fluide sous pression traversant le joint d'étanchéité à fente à labyrinthe, une chambre (14) qui est équipée d'au moins un alésage d'évacuation (15) s'étendant radialement vers l'extérieur. 3. Tête d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que le manchon (11) présente, sur son côté tourné vers le branchement d'eau sous pression (3), une bride annulaire (16) qui s'appuie contre un joint d'étanchéité (17) s'appliquant contre une face annulaire du boîtier (2), et qui peut être emboîtée dans le boîtier et dans l'alésage élargi (12) de l'arbre creux (5). 4. Tête d'injection selon la revendication 3, caractérisée en ce que la majeure partie de la longueur du manchon est disposée dans l'alésage élargi (12) de l'arbre creux (5). 5. Tête d'injection selon la revendicaion 1, caractérisée en ce que le module d'élasticité du manchon (11) est supérieur à celui de l'arbre creux (5). 6. Tête d'injection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'extrémité de l'arbre creux qui est munie de l'ouverture de sortie d'eau sous pression pénètre dans un évidement récepteur du porte-injecteurs (18, 30), et l'arbre creux (5) est assemblé de manière détachable au porte-injecteurs. 7. Tête d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le boîtier fixe (2) est configuré cylindrique, et il présente, dans son espace intérieur (6), des paliers de montage pour J'arbre creux (5), qui est équipé, à son extrémité arrière, d'une bride annulaire (10) s'appuyant contre un palier. 8. Tête d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie avant du boîtier (2) est entourée par un corps annulaire (28) qui porte des aimants permanents (27) qui sont entourés,à une faible distance, par une bague de cuivre (25) qui est fixée sur un support de corps de freinage (21) assemblé au porte-injecteurs (18). 9. Tête d'injection selon la revendication 8, caractérisée en ce que le corps annulaire (28) peut être déplacé et bloqué par pas, dans le sens longitudinal par rapport au boîtier (2). 10. Tête d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que le porte-injecteurs est configuré en élément cylindrique, ou en barre de section rectangulaire ou trapézoïdale. 11. Tête d'injection selon la revendication 10, caractérisée en ce que lés aimants permanents (33) sont disposés sur le côté arrière du porteinjecteurs (32), et il est prévu.à distance du porte-injecteurs rotatif, un disque en cuivre (34) qui est fixé sur un support qui est lui-même fixé sur le boîtier fixe (2). 12. Tête d'injection selon la revendication 11, caractérisée en ce que la fente (35) entre les aimants permanents (33) et le disque en cuivre (34) est réglable. 13. Tête d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que le manchon (11) est configuré à son extrémité avant, en injecteur sous pression (43), devant lequel est monté un diffuseur (44) prévu dans l'arbre creux (5).