Brevet FR2624487A1 — publié le 19890616

La présente invention concerne un sas à roue cellulaire en vue du dosage de produit en vrac, se composant d'un carter équipé d'une ouverture d'entrée supérieure et d'une ouverture de sortie inférieure, ainsi que de deux chapeaux de palier latéraux, dans lesquels est disposé l'arbre d'une roue cellulaire, qui comprend plusieurs palettes de roue cellulaire s'étendant depuis l'arbre jusqu'à la paroi interne du carter entre deux disques latéraux circulaires, contre la face frontale de chacun desquels, tournée vers le chapeau de palier adjacent, dans leur zone de plus grand diamètre, s'applique un anneau de glissement guide, fixe en rotation, mais déplaçable axialement dans le chapeau de palier correspondant. Dans ce sas à roue cellulaire fabriqué' et commercialise par le demandeur depuis quelque temps, l'anneau de glissement est en matière plastique à base de polytétrafluoréthylène et sert à l'étanchéité des chambres respectives entre les disques latéraux de la roue cellulaire et les chapeaux de palier contre la pénétration de parties sous forme de poussière du produit en vrac et en vue d'empêcher un écoulement d'air de fuite, qui se produirait autrement dans le cas d'une pression différentielle apparaissant entre le côté d'entrée et le côté de sortie du sas à travers ces chambres. A cette fin, l'anneau de glissement est poussé contre le disque latéral correspondant au moyen de ressorts hélicoïdaux de compression précontraints, répartis sur la périphérie du chapeau de palier-. correspondant et s'appuyant contre celui-ci. Il s'est avére que les conditions de friction et les forces qui apparaissent a proximité des surfaces glissant l'une sur l'autre de l'anneau de glissement et du disque latéral sont difficilement prévisibles ou calculables par avance, car elles dépendent de nombreux paramètres qui sont variables également en partie en fonction du temps, ainsi par exemple de l'appariement des matériaux constitutifs de l'anneau de glissement et du disque latéral, de la différence de pression entre le côté d'admission et le côté de sortie du sas et de l'état d'usure de l'anneau de glissement. A cela s'ajoute que les ressorts hélicoïdaux de compression provoquent à proximité de leur surface d'appui respective sur l'anneau de glissement des flexions locales et que la précontrainte de ces ressorts hélicoïdaux de compression et ainsi la force d'application de pression de l'anneau de glissement sur le disque latéral associé diminue à mesure que l'usure de l'anneau de glissement croît. Par le brevet allemand N' 3.623.454, est connu un sas à roue cellulaire, dans les palettes de laquelle sont prévus, en vue de l'étanchéité radiale, des segments d'étanchéité, qui sont poussés contre la paroi interne du carter du sas au moyen d'une force de pression, qui est engendrée par un dispositif de réglage central. A cette fin, l'arbre de la roue cellulaire est réalisé sous la forme d'un arbre creux et reçoit une tige de réglage déplaçable axialement et chargée par un ressort hélicoïdal de compression, qui présente au moins deux surfaces coniques écartées axialement l'une de l'autre, sur lesquelles s'appuient les extrémités de tiges de poussée, qui sont guidées dans des alésages des palettes de roue cellulaire et qui poussent radialement vers l'extérieur par leurs extrémités extérieures, les segments d'étanchéité. La force d'application de pression ainsi créée provoque par contre sur chaque segment d'etanchéité une force de rappel, qui est engendrée par d'autres ressorts hélicoïdaux de compression et qui a pour effet de repousser les segments d'étanchéité dans les fentes de guidage les recevant dans les palettes respectives de la roue cellulaire. La roue cellulaire de ce sas possède par consequent une structure relativement compliquée. Au reste, la force radiale d'application de pression des segments d'étanchéité diminue éalement ici à mesure que l'usure des segments d'étanchéité proprement dits croît, car la précontrainte des ressorts hélicoïdaux de compression centraux, chargeant la tige de réglage, diminue avec un allongement croissant de ceux-ci. L'invention a pour objet, dans un sas à roue cellulaire du type indiqué dans le préambule, d'améliorer l'étanchéité axiale entre les anneaux de glissement respectifs et les disques latéraux associés de la roue cellulaire et simultanément de créer une étanchéité radiale entre les palettes de la roue cellulaire et la paroi interne balayée par elles du carter du sas, qui est structuralement plus simple que dans le cas du sas connu par le brevet allemand N'3.623.454. Conformément à l'invention, ce problème est résolu par le fait que chacun des disques latéraux comporte une plaque reliée rigidement à l'arbre de la roue cellulaire et un disque de glissement disposé sur le côté extérieur de cette plaque et pouvant tourner par rapport à elle, sur le côté extérieur duquel s'applique l'anneau de glissement, par le fait que chacun des anneaux de glissement peut être pressé au moyen d'un fluide sous pression sur le côté extérieur du disque de glissement, par le fait que chacun des disques de glissement présente dans sa face frontale interne tournée vers les palettes de la roue cellulaire, à proximité de ces dernières, des rainures s'étendant obliquement de manière que leur extrémité antérieure dans le sens de rotation présente un écartement radial plus grand vis-à- vis de l'arbre de la roue cellulaire que leur extrémité postérieure, et par le fait qu'au moins une palette sur deux de la roue cellulaire présente, dans son chant tourné vers la paroi interne du carter du sas, une fente de guidage parallèle à l'arbre de la roue cellulaire, dans laquelle est reçu, mobile radialement, un segment d'étanchéité, présentant sur chacun de ses chants latéraux un tenon d'entraînement dirigé axialement, qui pénètre dans la rainure en vis-à-vis du disque de glissement correspondant. Le coeur de l'invention réside dans le fait que les anneaux de glissement sont sollicités avec une force d'application de pression constante et peuvent s'appuyer sur des disques de glissement disposés de façon à pouvoir tourner par rapport à la roue cellulaire, disques de glissement qui se trouvent en relation de transmission de force a la manière d'un excentrique, avec les segments d'étanchéité, de sorte que la force de friction s'exerçant sensiblement dans le sens périphérique entre l'anneau de glissement respectif et le disque de glissement associé a tendance à déplacer le disque de glissement à l'encontre du'sens de déplacement de la roue cellulaire et ainsi pousse radialement vers l'extérieur les segments d'étanchéité, engendrant ainsi la force d'application nécessaire pour ceux-ci. Selon une forme de réalisation avantageuse du sas à roue cellulaire, chacun des segments d'étanchéité se compose d'une lame d'étanchéité et d'un support de lame d'étanchéité relié à celle-ci de façon rigide, et les tenons d'entraînement sont logés dans les supports de lame d'étanchéité. Selon une autre caractéristique avantageuse du sas à roue cellulaire, chacun des disques de glissement s'appuie sur la plaque associée par l'intermédiaire de plusieurs guidages à bille uniformément répartis à la périphérie. Selon encore une autre caractéristique avantageuse, chaque guidage à bille se compose d'une rainure de guidage plate dans la plaque, ainsi que d'une bille logée partiellement dans un alésage du disque de glissement, dont le dépassement ou quantité saillant au- delà de la face frontale interne du disque de glissement peut être ajusté. au moyen d'une vis tournée depuis l'extérieur dans l'alésage. Selon encore une autre caractéristique avantageuse, entre le disque de glissement et la plaque correspondante est disposé un joint annulaire d'étanchéité. Selon une autre caractéristique avantageuse, la surface d'étanchéité entre l'anneau de glissement et le disque de glissement s'étend en forme de coin de telle sorte que la force de pression exerce une composante de force poussant l'anneau de glissement radialement vers l'extérieur. Il faut souligner la forme de realisation selon laquelle chacun des anneaux de glissement est realise à la manière d'un piston annulaire et est guidé de façon étanche dans une rainure annulaire axiale du chapeau de palier correspondant, et selon laquelle le fluide sous pression peut être amené par l'intermédiaire d'un raccordement débouchant dans la chambre annulaire entre le fond de la rainure et la face frontale extérieure annulaire de l'anneau de glissement. Ainsi est engendrée avec peu de moyens une force d'application de pression s'exerçant à la périphérie de façon totalement uniforme sur les anneaux de glissement. Le blocage en rotation et la limitation de course des anneaux de glissement sont réalisés en reliant de façon rigide à chaque anneau de glissement une broche formant un blocage en rotation, qui sort à travers le chapeau de palier et qui peut servir simultanément à indiquer l'état d'usure. Dans ces conditions, un allégement indésirable de la pression sur l'anneau de glissement au point d'ancrage de la broche peut être évité si la partie de la broche saillant du chapeau de palier est entourée par une coiffe transparente reliée de façon étanche à la pression au chapeau de palier. Dans une autre forme de réalisation préférée,* la constance de la force d'application de pression, qui maintient l'anneau de glissement contre le disque de glissement, est assurée de façon structurelle simple par le fait que l'anneau de glissement est soumis temporairement, à des intervalles de préférence périodiques, à une force de déplacement qui est supéerieure à la force d'application de pression et qui est dimensionnée de sorte que le frottement par adhérence entre l'anneau de glissement et ses guidages est vaincu en toute sécurité. Comme la force de déplacement n'agit que temporairement, elle ne provoque aucune usure accrue de l'anneau de glissement. Elle empêche par contre de façon fiable que l'anneau de glissement se coince dans ses guidages par suite de forces de friction par adhérence d'amplitudes différentes à sa périphérie. Cette mesure est particulièrement importante dans le cas d'anneaux de glissement en polytetrafluoréthylene, car la force d'application de ceux- ci doit être maintenue constante en deçà d'une plaque relativement étroite, si un compromis optimal entre le comportement d'usure et 30. l'effet d'étanchéité doit être obtenu. Surtout dans le cas de l'utilisation du sas en vue de l'acheminement de produits en vrac très abrasifs, il est recommandé, en tant que mesure de protection supplémentaire, d'alimenter les chambres entre les chapeaux de palier et les disques latéraux avec un fluide de blocage dont la pression est supérieure à la, pression la plus élevée régnant dans l'espace interne du sas. Un sas a roue cellulaire selon l'invention est represente schématiquement simplifié dans une forme de réalisation choisie à titre d'exemple sur les dessins annexes. La figure 1 est une demi-coupe longitudinale à travers le sas a roue cellulaire. La figure 2 est une section selon la ligne A-A de la figure 1. La figure 3 est une représentation en perspective éclatée de la roue cellulaire et des parties les plus importantes pour l'étanchéité de celle-ci. La figure 4 est une coupe partielle a grande échelle correspondant à la zone X de la figure 1. La figure 5 est une coupe partielle a grande échelle correspondant à la zone Y de la figure 1. Le sas à roue cellulaire representé sur les figures se compose d'un carter 1 équipé d'une ouverture d'entrée supérieure 2 et d'une ouverture de sortie inférieure 3. Dans la chambre interne cylindrique du carter. 1 se trouve une roue cellulaire 4 (cf. Figure 3) dont l'arbre est supporte à rotation dans le carter 1 par l'intermédiaire de chapeaux de palier latéraux, dont seul le chapeau de palier 6 est visible sur la figure 1. Ainsi qu'on le voit en particulier sur les figures 2 et 3, la roue cellulaire 4 comprend des palettes étroites 7a et des palettes larges 7b alternées, solidaires de l'arbre 5. Les palettes larges 7b de la roue cellulaire possèdent des fentes de guidage ou des rainures de guidage 8 qui reçoivent chacune un segment d'étanchéité 9 se composant d'une lame d'étanchéité 9a et d'un support de lame 9b qui est en liaison avec la lame à la manière d'une griffe. Les palettes 7a et 7b de la roue cellulaire s'étendent entre des disques latéraux, qui sont chacun partagés en deux, à savoir une plaque 10 solidaire de l'arbre 5 et un disque de glissement 11 pouvant tourner sur celle-ci mais cependant de façon étanche. Les deux disques de glissement 11 présentent, dans leur face frontale interne, des rainures 12 qui font un angle avec la direction circonférentielle, etc., de sorte que le début de chacune des rainures 12 se trouve & une distance radiale de l'arbre 5 plus petite que la fin de la même rainure, la fin de la rainure précédant le début de celle-ci en considérant le sens de rotation de la roue cellulaire 4. Le nombre des rainures 12 est égal au nombre des segments d'étanchéité 9. Chaque support de lame d'étanchéité 9b porte sur ses deux chants latéraux un tenon d'entraînement 13 dirigé axialement, qui pénètre dans la rainure correspondante 12. Par rotation des disques de glissement 11 dans le sens opposé au sens de rotation de la roue cellulaire 4, les segments d'étanchéité 9 sont poussés radialement vers l'extérieur dans les fentes de guidage 8 des palettes correspondantes 7 de la roue cellulaire et ils sont pressés contre la paroi interne cylindrique du carter 1 du sas. Cette étanchéité radiale est engendrée à l'aide de la force de friction qui résulte de l'étanchéité axiale de la roue cellulaire 4. L'étanchéité axiale s'effectue au moyen d'anneaux de glissement 14, cf. figures 1,3 et 4. Les anneaux de glissement 14, qui sont par exemple en une matière plastique à base de polytétrafluoréthylène, sont à cette fin guidés de façon étanche entre le chapeau de palier 6 correspondant et un anneau de guidage 15 relié de façon étanche & celui-ci, l'étanchéité étant assurée par des joints annulaires d'étanchéité 16, et ils sont réalisés & la manière d'un piston annulaire, dont la face frontale 14a tournée vers l'extérieur peut être soumise à l'action d'un fluide sous pression, de préférence de l'air comprimé, qui est admis a travers un raccord 17 prevu dans le chapeau de palier 6. Afin d'empêcher l'anneau de glissement 14 de tourner, une broche 18 est selon la figure 5 vissée dans l'anneau de glissement 14, et s'étend vers l'extérieur à travers le chapeau de palier 6. Cette partie de la broche 18 saillant du chapeau de palier 6 sert simultanément d'indication de l'usure de l'anneau de glissement 14. En vue d'une limitation de la course, il est- disposé à l'extrémité de la broche 18 un disque 19, qui parvient à la fin de la durée de vie de l'anneau de glissement 14 en appui sur un épaulement 20a d'une coiffe transparente 20. qui entoure de façon étanche à la pression la partie de la broche 18 saillant du chapeau de palier 6. La face frontale externe de la broche 18 est par consequent soumise à la même pression que l'anneau de glissement 14. Si on avait simplement fait passer la broche 18 de façon étanche à travers le chapeau de palier 6 vers l'extérieur, alors l'anneau de glissement 14 aurait été privé de pression sur une surface correspondant a la section de vissage de la broche 18. Si on alimente a présent la chambre annulaire 21 (cf.figure 4) de la rainure axiale formée par le chapeau de couvercle 6 et l'anneau de guidage 15, dans lequel est reçu l'anneau de glissement 14, par l'intermédiaire du raccord 17 avec de l'air comprimé, alors l'anneau de glissement 14, dont la face frontale interne 14b s'étend en forme de coin, est presse contre la surface périphérique du disque de glissement 11 s'étendant en forme de coin dans le même sens. Grace au contact en coin, on obtient que l'anneau de glissement 14 est maintenu de façon sûre contre la surface interne la du carter 1 ou la surface périphérique interne du chapeau de palier 6. Les surfaces glissant l'une contre l'autre de l'anneau de glissement 14 et du disque de glissement 11 peuvent se traduire par une force de friction dirigée sensiblement dans le sens circonférentiel, qui a tendance à faire tourner le disque de glissement 11 à l'encontre du sens de rotation de la roue cellulaire 4. Afin de permettre cette rotation, le disque de glissement 11 est maintenu de façon lâche dans un évidement d'une bague de centrage 22 vissée à la plaque et s'appuie contre la plaque 10 par l'intermédiaire de guidages à bille. Selon la figure 5, chaque guidage à bille comprend une piste de guidage réalisée sous la forme d'une rainure plate 10a dans la plaque 10, et une bille 23, qui est reçue presque totalement dans un alésage lia du disque de glissement Il et qui fait saillie uniquement d'une faible quantité réglable au moyen d'une vis d'ajustement 24 au-delà de la surface frontale interne du disque de glissement 11. L'étanchéité entre la plaque 10 et le disque de glissement 11 est assurée par un joint annulaire d'étanchéité 25. La rotation du disque de glissement 11 par rapport à la plaque 10 fait que, comme déjà décrit, par l'intermédiaire des tenons d'entraînement 13 dans les rainures 12 s'étendant obliquement, les segments d'étanchéité 9 sont poussés radialement vers l'extérieur hors de la position représentée sur les figures dans le cas du sas à l'arrêt, et ils réalisent l'étanchéité souhaitée entre les palettes 7b de la roue cellulaire et la paroi interne la du carter 1 du sas. L'amplitude de la force de pression radiale engendrée de cette manière dépend bien entendu de l'inclinaison des rainures 12 et du coefficient de friction entre l'anneau de glissement 14 et le disque de glissement 11, mais l'étanchéité radiale varie toujours parallèlement avec l'étanchéité axiale. La qualité de cette étanchéité n'est en principe plus fonction de l'état d'usure des éléments d'étanchéité concernés. Il faut en effet considérer qu'entre les parties mobiles les unes par rapport aux autres apparaissent des forces de friction par adhérence, qui sont notoirement supérieures aux forces de friction par glissement correspondantes. En vue de vaincre ces forces de friction par adhérence, il est par conséquent recommandé d'accroître temporairement & des intervalles périodiques la pression du fluide agissant sur les anneaux de glissement 14. Ceci peut se faire de la manière représentée sur la figure 4. Le raccord 17 est relié par l'intermediaire d'une canalisation d'air comprime & un élément OU 43 commandé pneumatiquement. Sur le côté droit de celui-ci est appliquée une pression dite de maintien pi, qui correspond à une force de pression prescrite de l'anneau de glissement 14 sur le disque de glissement 11. La pression de maintien pi est engendrée à partir d'une source d'air comprimé 41, de pression supérieure à pi, au moyen d'un régulateur de pression 42. A partir de la même source de pression 41 est engendrée, par l'intermédiaire d'un autre régulateur de pression 45, une pression de déplacement p2 supérieure à la pression de maintien pi. Par l'intermédiaire d'une électro-vanne 44, cette pression de déplacement p2 est appliquée temporairement, à intervalles périodiques, à l'autre entrée gauche de l'élément OU 43. L'électro- vanne 44 reçoit à cette fin en 46 les signaux de commande électrique appropriés d'une commande non représentée. REVENDICATIONS 1.- Sas & roue cellulaire en vue du dosage de produit en vrac, se composant d'un carter équipé d'une ouverture d'entrée supérieure et d'une ouverture de sortie inférieure, ainsi que de deux chapeaux de palier latéraux, dans lesquels est disposé l'arbre d'une roue cellulaire, qui comprend plusieurs palettes de roue cellulaire s'étendant depuis l'arbre jusqu'à la paroi interne du carter entre deux disques latéraux circulaires, contre la face frontale de chacun desquels, tournée vers le chapeau de palier adjacent, dans leur zone de plus grand diamètre, s'applique un anneau de glissement guidé, fixe en rotation, mais déplaçable axialement dans le chapeau de palier correspondant, caractérisé en ce que, - chacun des disques latéraux comporte une plaque (10) reliée rigidement à l'arbre (5) de la roue cellulaire et un disque de glissement en vis-a-vis du disque de glissement correspondant (11). 2.- Sas à roue cellulaire selon la revendication 1, caractérise en ce que chacun des segments d'étanchéité (9) se compose d'une lame d'étanchéité (9a) et d'un support de lame d'etanchéité (9b) relié à celle-ci de façon rigide, et en ce que les tenons d'entraînement (13) sont loges dans les supports (9b) de lame d'étanchéité. 3.- Sas a roue cellulaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chacun des disques de glissement (11) s'appuie sur la plaque associée (10) par l'intermédiaire de plusieurs guidages à bille (23,10a) uniformément répartis à la périphérie. 4.- Sas à roue cellulaire selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque guidage à bille se compose d'une rainure de guidage plate (10a) dans la plaque (10), ainsi que d'une bille (23) logée partiellement dans un alésage du disque de glissement (11), dont le dépassement ou quantité saillant au-delà de la face frontale interne du disque de glissement (11) peut être aJusté au moyen d'une vis l'extérieur dans l'alésage. 5.- Sas à roue cellulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'entre le disque de glissement (11) et la plaque correspondante (10) est disposé un joint annulaire d'étanchéité (25). 6.- Sas & roue cellulaire selon l'une quelconque des revendications 1 & 5, caractérisé en ce que la surface d'étanchéité (14b) entre l'anneau de glissement (14) et le disque de glissement (11) s'étend en forme de coin de telle sorte que la force de pression exerce une composante de force poussant l'anneau de glissement (14) radialement vers l'extérieur. 7.- Sas & roue cellulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chacun des anneaux de glissement 8.- Sas à roue cellulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérise en ce qu'à chaque anneau de glissement (14) est reliée de façon rigide une broche (18) formant un blocage en rotation, qui sort & travers le chapeau de palier glissement (14). 9.- Sas à roue cellulaire selon la revendication 8, caractérisé en ce que la partie de la broche (18) saillant du chapeau de palier (6) est entourée par une coiffe transparente (20) reliée de façon étanche à la pression au chapeau de palier (6). 10.- Sas à roue cellulaire selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le raccord de fluide sous pression (17) est relié à la sortie d'un élément OU à commande pneumatique, à une entrée duquel est appliquée une pression de maintien (pl) 2624487' correspondant à une force d'application de pression prescrite de l'anneau de glissement (14) sur le disque de glissement correspondant de déplacement prescrite. 11.- Sas à roue cellulaire selon l'une des revendications 1 à 10, caractérise en ce que la chambre entre le chapeau de palier (6) et le disque latéral correspondant (10,11) de la roue cellulaire (4) est réalisée sous la forme d'une chambre de pression et peut être alimentée avec un fluide de blocage, dont la pression est supérieure à la pression la plus élevée regnant dans l'espace interne du sas.