Brevet FR2662484A3 — publié le 19911129

FR 2662484 A3 19911129 FR 9106395 A 19910528 La présente invention concerne un domaine de la technique d'étanchéification, et elle peut être utilisée pour l'étanchéification d'arbres tournant rapidement, par exemple dans l'industrie chimique. On connaît un joint d'étanchéité hydrodynamique pour un arbre vertical (titre de propriété soviétique N' 903642), dans lequel un disque est équipé d'une chambre reliée à un système de circulation. Une chambre de joint est reliée par un canal à un réservoir d'alimentation, en passant par un dispositif d'isolement L'ouverture de sortie du canal est disposée radialement sur le disque, dont le rayon est supérieure à celui d'un bord arrière d'un étrier Dans cette configuration, une chambre de refroidissement et la chambre de joint sont séparées l'une de l'autre Du liquide propre circule en perma- nence dans la chambre de refroidissement, sans entrer en contact avec le joint d'étanchéité. Les possibilités d'étanchéification dépendent dans une mesure importante de l'endroit du disque o se trouve l'ouverture de sortie du canal reliant la chambre de joint au réservoir d'alimentation Si l'ouverture de sortie du canal dans le disque est réalisée sur un rayon qui est proche du rayon d'un bord arrière d'un étrier, l'agent d'étanchéité remplit alors la totalité de la chambre de joint, et il peut supporter la pression maximale qui peut apparaître dans la zone de réaction en cas de perturbations Dans ce cas, l'agent d'étanchéité mis en rotation avec l'étrier entre en contact avec la majeure partie de la surface du disque immobile, et une énergie maximale est dépensée pour assurer une obturation vis-à-vis du liquide. Si l'ouverture de sortie est réalisée sur le plus grand rayon du disque immobile, la quantité d'agent d'étanchéité dans la chambre de joint est nettement moins grande que dans le cas précédent La surface de friction de l'agent d'étanchéité en révolution sur le disque im- mobile est également inférieure, et la dépense d'énergie diminue Dans ce cas toutefois, le joint d'étanchéité hydrodynamique devient non étanche lors de l'apparition de perturbations. On connaît également un joint d'étanchéité pour un arbre verti- cal (titre de propriété soviétique N 976 175), qui est constitué d'un étrier annulaire assemblé rigidement à l'arbre, d'un disque immobile, d'un système de circulation, d'un réservoir d'alimentation rempli de liquide, d'un élément de séparation élastique et des conduites reliant le réservoir d'alimentation à la chambre de joint. Un inconvénient du joint d'étanchéité connu consiste en ce que l'élément de séparation élastique n'est pas résistant dans quelques milieux spécifiques A des pressions très élevées, les minces parois de l'élément de séparation élastiques peuvent se rompre en cas de forte dilatation; cela peut engendrer un encrassement de l'agent d'étanchéité et la défaillance du joint. La présente invention a pour but d'améliorer un joint d'étanchéité du type connu précité, de façon que la fiabilité concer- nant l'action d'étanchéification soit augmentée. Selon l'invention, ce but est, pour un joint d'étanchéité hydro- dynamique pour un arbre vertical comportant un étrier annulaire assem- blé rigidement à l'arbre, un disque immobile, un système de circula- tion pour le refroidissement, un réservoir d'alimentation rempli d'un liquide comme agent d'étanchéité, un élément de séparation élastique et des conduites reliant le réservoir d'alimentation à une chambre de joint, atteint par le fait que l'élément de séparation élastique est disposé dans le réservoir d'alimentation, et est pourvu d'un corps qui lui est rigidement assemblé et qui compense la pression d'une colonne de liquide agissant sur l'élément de séparation élastique Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, un bord extérieur de l'élément de séparation est fixé sur la partie de fond du réservoir d'alimentation, et le poids du corps couplé à l'élément de séparation est inférieur au poids du volume de liquide déplacé par ce corps. L'exposé qui suit explicite un exemple de réalisation d'un joint d'étanchéité selon l'invention à l'aide du dessin annexé, dont l'unique figure est une vue en coupe longitudinale d'un joint d'étanchéité hydrodynamique pour un arbre vertical. Un joint d'étanchéité hydrodynamique pour un arbre vertical est constitué d'un étrier annulaire 1, qui est assemblé rigidement à un arbre 2 et qui est disposé à l'intérieur d'un carter 3, avec un disque immobile 4 qui est disposé à l'intérieur du carter 3 et qui forme avec l'étrier annulaire 1 une chambre de joint 5 Le disque immobile 4 est refroidi à l'aide d'un système de circulation 6. La chambre de joint désignée globalement 5, est reliée par un canal 7 à un réservoir d'alimentation 9, en passant par un organe d'isolement 8 Un agent d'étanchéité, eau de conduite par exemple, di- vise la chambre de joint 5 en deux zones, à savoir en une zone supé- rieure, qui porte la référence 5 a à gauche de la ligne médiane du dis- positif et qui est reliée à la zone de réaction (non représentée) dis- posée en dessous du carter 3, et en une zone inférieure, qui porte la référence 5 b à droite de la ligne médiane du dispositif et qui est re- liée à un milieu extérieur au-dessus du carter 3. La zone de réaction est reliée au réservoir d'alimentation 9 par une conduite 10 à laquelle est raccordé de manière étanche à l'air, à l'intérieur du réservoir 9, un élément de séparation élastique 11 tel par exemple qu'un soufflet, qui est muni d'un corps 12 qui lui est as- semblé rigidement et qui compense la pression d'une colonne d'eau h qui agit sur l'élément de séparation élastique 11. Une conduite 13 munie d'un clapet antiretour est raccordée à la partie supérieure du réservoir 9. A droite de la ligne médiane, on a représenté une position de l'agent d'étanchéité dans des conditions de service normales, et à gauche une position correspondant à un cas de perturbation La pres- sion qui apparaît dans la zone de réaction dans un cas de perturbation est représentée par la flèche P. On va maintenant décrire le mode de fonctionnement du joint d'étanchéité Au début d'une rotation de l'arbre 2, l'organe d'isolement 8 s'ouvre, et de l'agent d'étanchéité provenant du réser- voir d'alimentation 9 pénètre par le canal 7 dans la chambre de joint 5, o il se répartit ou encore se répand sur l'étrier annulaire De l'agent d'étanchéité pénètre dans la chambre de joint 5 jusqu'à ce qu 'un équilibre soit réalisé; la pression d'une colonne "H" d'agent d'étanchéité est alors égale à la pression fournie par l'agent d'étanchéité Dans des conditions normales, la puissance nécessaire pour fournir ou encore pour établir l'étanchéification est faible, du fait de la faible surface de friction de l'agent d'étanchéité en révo- lution par rapport au disque immobile 4 Le niveau maximal d'agent d'étanchéité est maintenu en permanence à l'aide de la conduite 13 dans le réservoir 9, qui est entièrement rempli. En cas de perturbations, c'est-à-dire en cas d'apparition d'une pression accrue P dans la zone de réaction, une pression de gaz agit sur l'agent d'étanchéité dans la région supérieure de la chambre de joint 5, ainsi que sur l'élément de séparation élastique 11, qui est muni d'un corps 12, qui lui est rigidement assemblé, afin de compenser l'action de forces d'expulsion Comme le liquide est pratiquement in- compressible et comme il n'y a pas de couche d'air dans le réservoir 9, le mouvement du soufflet s'accompagne directement d'un déplacement de l'agent d'étanchéité, qui sort du réservoir d'alimentation 9 pour aller dans la zone inférieure de la chambre de joint 5, jusqu'à ce que l'agent d'étanchéité en révolution dans la zone inférieure de la chambre de joint 5 compense la pression de la zone supérieure de la chambre de joint 5 et du réservoir d'alimentation 9 Le clapet anti- retour présent dans la conduite 13 empêche tout échappement d'agent d'étanchéité hors du réservoir 9 La puissance à dépenser pour obtenir une étanchéification est ici accrue. Avec une diminution de la pression dans la zone de réaction jusqu'à la valeur normale, le soufflet ou encore l'élément de sépara- tion 11 reprend sa position initiale, et l'agent d'étanchéité est re- foulé de la zone inférieure de la chambre de joint 5 dans le réservoir d'alimentation 9, jusqu'à la position initiale La puissance néces- saire pour obtenir une obturation hydraulique est ici beaucoup plus petite. Etant donné que, comme l'élément de séparation élastique 11 est disposé directement dans l'agent d'étanchéité, il n'y a pas d'air entre l'élément de séparation 11 et l'agent d'étanchéité, et qu'on ga- rantit un remplissage total du réservoir d'alimentation 9 par l'agent d'étanchéité, l'agent d'étanchéité peut être directement refoulé dans la zone inférieure de la chambre joint lors de l'apparition d'une pression dans la zone de réaction, puisque le liquide est essentiel- lement incompressible Dans ce cas, l'allongement en longueur de l'élément de séparation élastique 11 est fortement réduit, attendu que le volume de l'agent d'étanchéité dans le réservoir d'alimentation 9 est beaucoup plus grand que le volume de la zone inférieure de la chambre de joint 5. Le joint d'étanchéité selon l'invention permet d'améliorer les conditions sanitaires ou encore les conditions de santé pour le per- sonnel de service lors de l'exploitation de tous dispositifs dans les- quels est installé ce joint d'étanchéité hydrodynamique pour des arbres verticaux; en outre, on peut ainsi protéger également l'environnement vis-à-vis des vapeurs et gaz nocifs. REVENDICATIONS 1 Joint d'étanchéité hydrodynamique pour un arbre vertical ( 2), comportant un étrier annulaire ( 1) assemblé rigidement à l'arbre ( 2), un disque immobile ( 4), un système de refroidissement par circulation, un réservoir d'alimentation ( 9) rempli d'un liquide comme agent d'étanchéité, un élément de séparation élastique ( 11) et des conduites ( 7, 10) qui relient le réservoir d'alimentation ( 9) à une chambre de joint ( 5), caractérisé en ce qu'afin d'augmenter la fiabilité du joint d'étanchéité, l'élément de séparation élastique ( 11) est disposé dans le réservoir d'alimentation ( 9), et est pourvu d'un corps ( 12) > rigidement assemblé et qui compense la pression d'une colonne d'eau (h) agissant sur l'élément de séparation élastique ( 11). 2 Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un bord extérieur de l'élément de séparation élastique ( 11) est fixé sur la partie de fond du réservoir d'alimentation ( 9), et en ce que le poids du corps ( 12) couplé à l'élément de séparation ( 11) est inférieur au poids du volume de liquide déplacé par ce corps.