Brevet FR2657667A1 — publié le 19910802

BAGUE DE PROTECTION POUR GARNITURE A TRESSES La présente invention concerne une bague de protection pour garniture d'étanchéité notamment de pompe ou d'agitateur, ladite garniture étant faite d'une ou plusieurs tresses. Dans le presse-étoupe d'une pompe, par exemple centrifuge, de transport de liquide, on réalise l'étanchéité du corps de pompe, fixe, par rapport aux organes en rotation, en mettant en oeuvre autour de l'arbre tournant une garniture apte à empêcher ou limiter le passage du liquide transporté du volume intérieur de la pompe le long de l'arbre tournant. I1 existe plusieurs types de garnitures d'étanchéité, parmi lesquels les garnitures à tresses. Dans ce type de garniture, les tresses sont dans un matériau , très résistant aux frottements, obtenu par tressage d'éléments unitaires filiformes puis mise sous forme annulaire par compression. Les tresses sont placées dans une cavité cylindrique et entourent l'arbre tournant.Cette cavité est fermée par une bague de protection, dite de fouloir , qui a une double fonction ; selon un côté elle pénètre dans la cavité et s'applique sur la garniture à tresses et selon l'autre côté elle est extérieure à la cavité et elle est rendue solidaire du corps de pompe par l'intermédiaire d'une plaque dite de fouloir qui s'applique sur une grande partie de sa surface et qui est fixée au corps de pompe par vissage. Une autre bague de protection, dite bague lanterne, peut être placée toute entière dans la cavité, entre plusieurs jeux de tresses. Dans ce cas la bague lanterne est percée radialement et sert à injecter du liquide propre au milieu de la garniture en sorte de refroidir les tresses et de refouler éventuellement vers le volume intérieur du corps de pompe le liquide pollué susceptible de passer le long de l'arbre tournant. Lors du changement de garniture, il est nécessaire de démonter et d 'enlever la plaque de fouloir et de reculer la bague de fouloir avant de pouvoir dégager les tresses et éventuellement la bague lanterne. L'emplacement du presse-étoupe dans les pompes rend cette opération très difficile voire impossible du fait que l'opérateur ne dispose que de très peu de place, si la bague de fouloir n' est pas totalement enlevée. Jusqu'à une date récente, cela ne pouvait se faire qu'en retirant l'arbre tournant, ce qui augmentait le temps d'intervention. Pour remédier à cet inconvénient on a proposé des bagues de fouloir en deux tronçons séparés mais de telles bagues présentent l'inconvénient de rendre hétérogène l'action de blocage des tresses. Le but que s'est fixé le demandeur est de proposer une bague de protection pour garniture de tresses, de forme annulaire et réalisée en un seul tenant, qui puisse être enlevée très facilement , par un opérateur ne disposant que de peu de place pour effectuer cette manipulation. Ce but est parfaitement atteint par la bague de l'invention, qui comporte a. une encoche pratiquée transversalement dans une zone dite de pliage, de telle sorte que l'épaisseur résiduelle de la bague soit faible dans ladite zone, b. et une entaille d'ouverture pratiquée transversalement dans toute sa section dans une zone opposée à la zone de pliage, en ce qu'elle est dans un matériau qui est flexible pour une épaisseur faible telle que celle de la zone de pliage , et en ce que la configuration de l'encoche est telle qu'elle autorise l'écartement des pattes de la bague lors d'une déformation de la zone de pliage suffisante pour permettre le passage de l'arbre tournant. Ainsi le retrait de la bague de protection hors de l'arbre tournant est très facilement obtenu en écartant les deux bords de la bague adjacents à l'entaille, cet écartement provoquant la flexion de la zone de pliage. La remise en place de la bague de protection se fait de la même manière. On comprend que la bague subira , lors des opérations de retrait et de remise en place successives , des mouvements répétés de flexion. Le matériau dans lequel est réalisé la bague sera de préférence capable de recevoir de tels mouvements répétés de flexion sans déformation permanente et sans risque de rupture. Par exemple il s'agit d'un matériau plastique à base de polyacétal, qui garde ses propriétés à des températures supérieures à 1000C, qui peuvent correspondre à l'échauffement dans le presse-étoupe. De préférence l'épaisseur de la bague dans la zone de pliage étant comprise entre 0,4 et 1,5 mm, le module d'élasticité du matériau est de l'ordre de 3000N/mm2. Selon le mode préféré de réalisation de l'invention, la bague de protection étant une bague de fouloir, elle a une section transversale en forme de U et l'encoche est pratiquée de telle sorte que la zone de pliage est constituée des seules parties extrêmes des deux branches latérales du U. Cette forme particulière permet de placer un joint torique dans l'évidement intérieur de la bague , et de canaliser le liquide s'échappant du presse-étoupe vers un orifice radial de la bague qui peut être celui correspondant à l'encoche ou éventuellement un autre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va être faite du mode préféré de réalisation d'une bague de fouloir à zone de pliage, illustré par le dessin annexé dans lequel La figure 1 est une vue schématique partielle en coupe d'un presse-étoupe à garniture à tresses, La figure 2 est une vue en perspective de la bague fouloir de l'invention. On a représenté sur la figure 1 le presse-étoupe 1 d'une pompe centrifuge pour transport de liquide ; le volume intérieur 2 de la pompe est à gauche sur la figure 1. Le presse-étoupe 1 est constitué d'un ensemble d'éléments, montés, dans une cavité cylindrique 4 pratiquée dans le corps fixe 5 de la pompe , autour de l'arbre tournant 3 ou d'une bague cylindrique , dite chemise sous tresses 6 fixée sur l'arbre 3 tout le long du presse-étoupe 1. Cet ensemble d'éléments comprend une succession de tresses 7, quatre sur la figure 1, entre lesquelles est interposée une bague lanterne 8 dont le rôle sera expliqué plus loin, et une bague de fouloir 9. Un décrochement Sa du bord intérieur du corps de pompe 5 au droit de la chemise sous tresses 6 assure la fermeture de la cavité 4 et le blocage de l'ensemble précité. La fermeture de la cavité 4, vers l'autre extrémité, est assurée par la bague de fouloir 9 dont une partie seulement pénètre dans ladite cavité 4. La plaque de fouloir 10 prend appui, grâce à un épaulement 11, à la fois sur la partie cylindrique extérieure 12 et sur la partie plane latérale 13 de la bague de fouloir 9. La plaque de fouloir 10 est fixée au corps 5 de pompe grâce à plusieurs jeux d'écrous 21 et de tiges filetées 20 elles-mêmes fixées dans le corps 5 de la pompe. La bague de fouloir 9 a une forme annulaire , de section transversale en U, les deux branches latérales du U étant tournées vers la chemise sous tresses 6. Un joint torique 26 est placé dans l'évidement annulaire de la bague 9. La figure 2 montre clairement la configuration particulière de la bague de fouloir 9 selon l'invention. Elle comporte une encoche 14, sensiblement semi-cylindrique, pratiquée transversalement dans la partie extérieure de la bague 9. Cette encoche 14 ne laisse subsister , dans cette zone 15 de la bague, que les parties extrêmes 16 des deux branches latérales du U. Les deux parties extrêmes 16 ont une épaisseur résiduelle e, comprise entre 0,4 et 1,5 mm. Diamétralement opposée à la zone 15 , la bague 9 a été coupée transversalement selon une entaille 17. La bague de fouloir 9 est à base de polyacétal, qui est un matériau plastique , par exemple connu sous la marque DELRIN, de densité 1,42 et de module d'élasticité de 3000N/mm2 (méthode d'essai DIN 53457). Grâce à cette configuration et au choix du matériau, la bague 9 peut subir une déformation par flexion uniquement dans la zone 15 de faible épaisseur e, c'est-à-dire qu'il est possible d'écarter l'une de l'autre les deux pattes 18,19 opposées de la bague, chacune d'elles étant délimitée par l'entaille 17 et la zone 15 de pliage, de telle sorte qu'au niveau de l'entaille 17 soit créé un espace suffisant , correspondant au diamètre de l'arbre tournant 3. Un orifice 29 est percé, dans la zone de l'entaille 17, au travers de la partie centrale du U, de telle sorte que le liquide passant entre la garniture et la chemise 6 sous tresses soit canalisé dans cette partie centrale et ne s'écoule que par cet orifice 29. En cas de fuite importante, due à un dysfonctionnement de la garniture , le joint 26 est repoussé vers la surface intérieure 27 de la branche 28 du U et forme joint d'étanchéité. Le liquide ne peut alors s'échapper que par le ou les orifices 29. En cas de remplacement de la garniture de tresses 7, l'enlèvement de la bague fouloir 9 se fait de la manière suivante. L'opérateur dévisse les écrous 21 et retire la plaque de fouloir en la faisant coulisser transversalement le long de l'arbre 3. Puis il saisit les deux pattes 18,19 de la bague , les dégage axialement de la cavité 4 et les écarte l'une de l'autre. Ce mouvement entraîne une déformation par flexion des parties extrêmes 16, qui se traduit par un rapprochement l'un de l'autre des bords latéraux 22,22' de l'encoche 14. Une fois l'écartement supérieur au diamètre de l'arbre, l'opérateur fait coulisser transversalement la bague 9 le long de l'arbre 3. On peut utiliser pour la bague lanterne 8 une structure du type décrit ci-dessus. La bague lanterne 8 est placée entre les tresses 7 pour permettre l'injection de liquide propre dans la garniture. Pour cela il est prévu dans le corps 5 de pompe un canal 23 d'amenée du liquide et dans la bague 8 lanterne une rainure extérieure 25 et des orifices 24. Le liquide injecté se répand dans la rainure 25 et pénètre dans les orifices pour être réparti le long des tresses 7. Ce liquide permet le refroidissement des tresses 7 et s'oppose à la pénétration de liquide pollué dans la garniture. Dans le cas d'une bague lanterne 8, seule diffère la section transversale qui est en H. L'invention n'est pas limitée au mode préféré de réalisation qui a été décrit à titre d'exemple non exhaustif, mais en couvre toutes les variantes. En particulier d'autres formes d'encoche pourront être mises en oeuvre et d'autres matériaux pourront être utilisés sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Bague de protection pour garniture à tresses, d'un seul tenant de forme annulaire , caractérisée en ce qu'elle comporte a. une encoche (14) pratiquée transversalement dans une zone dite de pliage (15) de telle sorte que l'épaisseur résiduelle (e) de la bague (9) soit faible dans ladite zone (15), b. et une entaille d'ouverture (17) pratiquée transversalement dans toute sa section dans une zone opposée à la zone de pliage (15), en ce qu'elle est dans un matériau qui est flexible pour une épaisseur faible telle que celle ( e) de la zone de pliage (15), et en ce que la configuration de l'encoche (14) est telle qu'elle autorise l'écartement des pattes (18,19) de la bague ( 14) lors d'une déformation de la zone de pliage (15) suffisante pour permettre le passage de l'arbre tournant (3). 2. Bague selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle est réalisée dans un matériau plastique à base de polyacétal. 3. Bague selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisée en ce que son épaisseur dans la zone de pliage est comprise entre 0,4 et 1,5 mm et en ce qu'elle est réalisée dans un matériau dont le module d'élasticité est de l'ordre de 3000N/mm2. 4. Bague selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que, ladite bague (9) ayant une section transversale en forme de U, l'encoche (14) est telle que la zone de pliage est constituée des parties extrêmes (16) des deux branches latérales du U. 5. Utilisation de la bague selon la revendication 1 en bague de fouloir. 6. Utilisation de la bague selon la revendication 1 en bague lanterne.