Brevet FR2623589A1 — publié le 19890526

Garniture d'étanchéité. La présente invention se rapporte aux garnitu- res d'étanchéité destinées à assurer l'étanchéité d'ar- bres de machines tournantes, ainsi qu'à un dispositif d'étanchéité incorporant de telles garnitures. Outre les garnitures mécaniques, pratiquement étanches mais qui sont coûteuses, qui doivent être adap- tées en fonction des pressions, des vitesses périphéri- ques et des liquides pompés et dont le remplacement né- cessite un démontage complet du dispositif d'étanchéité, on dispose actuellement, pour assurer l'étanchéité de l'arbre tournant d'une pompe, de garnitures à tresse. Elles se composent d'un empilage de plusieurs anneaux de tresse de section différente. Pour permettre une cer- taine lubrification, elles laissent passer un léger débit de fuite. Il faut les conformer et les imprégner au moment de leur mise en place, travail fastidieux et salissant. En outre, elles se dégradent assez vite. Leur remplacement implique à nouveau ces mêmes travaux. L'invention pallie ces inconvénients par une garniture d'étanchéité bien plus simple à fabriquer et à monter et dont les performances d'étanchéité sont ce- pendant supérieures à celles des garnitures à tresse du point de vue des fuites et à toutes les garnitures du point de vue de la longévité. La garniture d'étanchéité suivant l'invention est caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un élé- ment annulaire fendu dont les faces d'extrémité en re- gard le long de la fente peuvent être accolées. Suivant un mode de réalisation, l'élément annu- laire est d'une pièce et est en une matière susceptible de reprendre la forme annulaire initiale après que les deux faces d'extrémité en regard ont été écartées l'une de l'autre d'une distance supérieure au diamètre inté- rieur de l'élément annulaire. Suivant un autre mode de réalisation, l'élément annulaire est constitué de deux parties annulaires, de préférence identiques, dont les faces d'extrémité peuvent être accolées simultanément deux à deux. Le montage est facilité, puisqu'il suffit, quand la garniture d'étanchéité est d'une pièce, de la défor- mer temporairement en en écartant les faces d'extrémité pour la passer autour de l'arbre ou pour l'en enlever, sans avoir à démonter tout le dispositif d'étanchéité et, quand elle est en deux parties, de les appliquer autour de l'arbre indépendamment l'une de l'autre et de les accoler, toujours sans avoir à démonter l'ensemble. La fabrication s'effectue en usine dans des moules et ne nécessite pas de confection d'une tresse sur place. D'une manière inattendue/cette garniture d'étanchéité fendue, ce qui semble aller à l'encontre de l'étanchéité visée en créant un chemin de fuite, s'avère avoir moins de fuite qu'une garniture à tresse. Pour améliorer l'étanchéité, une lèvre radiale continue est issue de la face latérale intérieure de l'élément annulaire. En prévoyant deux lèvres radiales de ce type, on peut définir entre elles une chambre à lubrifiant. Pour que cette lèvre résiste mieux à la pression, celui de ses flancs tourné vers le côté du liquide sous pression qu'il faut empêcher de passer, est plus incliné que l'autre par rapport à l'axe de l'élément annulaire. Ces lèvres qui viennent en contact avec l'arbre ont ainsi moins tendance à s'en échapper en étant recourbées. Par souci de simplifier le montage par une garniture symétrique, les deux flancs des deux lèvres qui sont les plus éloignés l'un de l'autre sont plus inclinés que les deux autres flancs. La seconde lèvre empêche les poussières de pénétrer. Pour assurer un contact large et donc efficace des lèvres avec l'ar- bre, il vaut mieux que les extrémités des lèvres soient arrondies. On préfère aussi, pour empêcher toute fuite par l'extérieur de la garniture entre celle-ci et le bâti, prévoir un bourrelet continu issu de la face laté- rale extérieure de l'élément annulaire. On constate que la fuite est moindre quand les faces d'extrémité font un angle avec un plan passant par l'axe de l'élément annulaire et par le côté intérieur d'une face d'extré- mité. De préférence, la garniture est en matière plas- tique, notamment en polyuréthanne, par exemple en Elastollen 1185A fourni par Basf. L'invention vise également un dispositif d'étanchéité pour l'arbre d'une machine tournante, com- prenant un porte-garniture fixé au bâti de la machine et définissant un logement de garniture débouchant radia- lement sur l'arbre et axialement d'un côté de l'arbre, un presse-étoupe monté sur le bâti et susceptible de re- pousser axialement une garniture suivant l'invention. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: les figures 1 et 2 sont des vues en perspective de deux modes de réalisation d'une garniture d'étanchéi- té suivant l'invention, la figure 3 est une vue en coupe transversale de ces deux garnitures d'étanchéité, et la figure 4 est une vue en coupe axiale d'un dispositif d'étanchéité d'un arbre d'une machine tournante incorporant une garniture d'étanchéité suivant l'invention. La garniture d'étanchéité représentée à la figu- re 1 comprend un élément annulaire constitué de deux par- ties annulaires 1, 2. La face d'extrémité 3 de la partie annulaire 1 peut être accolée à la face d'extrémité 4 de la partie annulaire 2. La face d'extrémité 5 de la partie annulaire 1 peut être accolée dans le même temps à la face d'extrémité 6 de la partie annulaire 2. La garniture d'étanchéité de la figure 2 com- prend un élément annulaire 7 en un polyuréthanne élasto- mère thermoplastique, dit Elastollan 1185A (Basf), sus- ceptible de reprendre la forme annulaire sous laquelle il est représenté, après que les deux faces d'extrémité 8 et 9 ont été écartées l'une de l'autre d'une distance supérieure au diamètre intérieur de l'élément annulaire 7. Dans les deux cas, les faces d'extrémité font un angle avec un plan passant par l'axe d'élément annu- laire 1, 7, et par le côté intérieur 10 d'une face d'ex- trémité 6. On voit, à la figure 3, que de la face latérale intérieure de l'élément annulaire sont issues deux lèvres 11, 12 radiales continues, définissant entre elles une chambre à lubrifiant pouvant être emplie de suif ou de graisse. Les flancs 14 et 15 des deux lèvres 11 et 12, qui sont les plus éloignés l'un de l'autre, sont plus inclinés que les deux autres flancs 16, 17. Les extrémités des lèvres 11, 12 sont arrondies en 18, 19. Deux bourrelets continus 20, 21 sont issus de la face latérale 22 extérieure de l'élément annulaire. Le dispositif d'étanchéité représenté à la figure 4 comprend un portegarniture 23 fixé à un bâti et définissant un logement pour une garniture 24 sui- vant l'invention destiné à venir autour de l'arbre A d'une machine tournante munie d'une chemise 29 en acier inoxyda- ble. Dans le logement de garniture sont enfilées successivement une entretoise 25 et la garniture d'étanchéité 24. Celle-ci peut être maintenue en place dans le logement par un presse-étoupe 26, au moyen d'un boulon 27 vissé dans le porte-garniture 23 et d'un écrou 28. L'expérience révèle que, dans ces conditions, la garniture 24 a une tenue exceptionnelle à l'eau sa- bleuse et a une durée de vie multipliée par quatre par rapport à une tresse, et par deux par rapport à une garniture mécanique, dans des conditions identiques de fonctionnement. Elle tient à des vitesses périphériques de 10 m/seconde et sous des pressions de fonctionnement de 25 bars. Une légère fuite permettant la lubrifica- tion est de l'ordre de 3 litres/heure en moyenne, ce qui est inférieur à la fuite d'une tresse. Le montage d'une seule garniture suffit à obtenir l'étanchéité, quelle que soit la pression d'utilisation. Pour changer la garniture 24, il suffit de desserrer le presse-étoupe 26, de faire coulisser la garniture 24 le long de l'arbre, en dehors du porte- garniture 23, et, quand la garniture est du type suivant la figure 2, de la sortir de l'arbre en écartant ses faces 8 et 9 et d'en remettre une neuve en écartant les faces 8 et 9 de façon que leur distance soit supérieure à celle du rayon de l'arbre A, et, quand la garniture est du type représenté à la figure 1, de désaccoler les parties 1 et 2 et de les remplacer par des nouvelles. On fait à nouveau coulisser la nouvelle garniture pour la mettre dans le porte-garniture 25 et l'on resserre le presse-étoupe 26. Ainsi, la garniture suivant l'invention permet de rendre étanche, vis-àvis d'un liquide sous grande pression, un arbre ayant une grande vitesse de rotation, tout en pouvant être changé sur le site sans avoir à démonter toute la machine. REVENDICATIONS 1. Garniture d'étanchéité, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un élément annulaire (1, 2; 7) fendu dont les faces d'extrémité (3, 4, 5, 6; 8, 9) en regard le long de la fente peuvent être accolées. 2. Garniture suivant la revendication 1, carac- térisée en ce que l'élément annulaire (7) est d'une pièce et est en une matière susceptible de reprendre la forme annulaire initiale après que les deux faces d'ex- trémité (8, 9) en regard ont été écartées l'une de l'au- tre d'une distance supérieure au diamètre intérieur de l'élément annulaire. 3. Garniture suivant la revendication 1, carac- térisée en ce que l'élément annulaire est constitué de deux parties annulaires (1, 2), de préférence identiques, dont les faces d'extrémité (3, 4, 5, 6) peuvent être accolées simultanément deux à deux. 4. Garniture suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que de la face latérale inté- rieure (10) de l'élément annulaire est issue une lèvre (11, 12) radiale continue. 5. Garniture suivant la revendication 4, carac- térisée en ce que de la face latérale intérieure de l'élément annulaire sont issues deux lèvres (11, 12) radiales continues définissant entre elles une chambre (13) à lubrifiant. 6. Garniture suivant la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que l'un des flancs (14) de la lèvre (11) est plus incliné que l'autre (16) par rapport à l'axe de l'élément annulaire. 7. Garniture suivant la revendication 6, carac- térisée en ce que les deux flancs (14, 15) des deux lèvres (11, 12) qui sont les plus éloignés l'un de l'au- tre sont plus inclinés que les deux autres flancs (16,17). 8. Garniture suivant l'une des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que les extrémités des lèvres sont arrondies (18, 19). 9. Garniture suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par un bourrelet (20, 21) continu issu de la face latérale extérieure (22) de l'élément annulaire. 10. Garniture suivant l'une des revendications i à 9, caractérisé en ce que les faces d'extrémité font un angle avec un plan passant par l'axe de l'élément an- nulaire et par le côté intérieur d'une face d'extrémité. 11. Dispositif d'étanchéité pour l'arbre d'une machine tournante, comprenant un porte-garniture (23) fixé au bâti de la machine et définissant un logement de garniture débouchant radialement sur l'arbre (A) et axialement d'un côté de l'arbre, et un presse-étoupe (26) monté sur le bâti et susceptible de repousser axia- lement une garniture (24) logée dans le logement, carac- térisé en ce que la garniture est telle que définie à l'une des revendications 1 à 10. (Sept pages)