Brevet FR2681658A1 — publié le 19930326

JOINT D'ETANCHEITE PERFECTIONNE NOTAMMENT POUR ARBRE DE POMPE La présente invention concerne un dispositif d'étanchéité comportant un joint multifonctions, monobloc ou en deux parties, pour des cloisons séparant deux enceintes et traversées par un arbre et plus particulièrement un tel joint utilisé dans une pompe, notamment une pompe équipée d'un moteur monophasé de type synchrone. Dans un appareil électroménager, une pompe à moteur électrique monophasé de type synchrone sert souvent de pompe de circulation de liquide, en particulier de vidange Dans ce cas, elle comprend en général un compartiment pompe, dans lequel l'eau circule, et un moteur électrique d'entraînement Ce moteur peut être un moteur synchrone, asynchrone, universel ou un moteur électrique d'un autre type Il entraîne la roue à aubes du compartiment dans lequel l'eau circule par l'intermédiaire d'un arbre d'entraînement et crée une zone sensible aux interfaces "cloison/arbre" par laquelle des impuretés peuvent s'infiltrer du compartiment pompe vers le compartiment moteur Ces éléments viennent s'agglomérer entre le rotor et une paroi voisine du compartiment moteur et créent un frottement préjudiciable au bon fonctionnement de l'ensemble. L'utilisation de joints d'étanchéité entre le compartiment pompe et le compartiment moteur permet en partie de résoudre le problème, mais le frottement de l'arbre du rotor sur le joint use celui-ci qui se détériore et ne remplit plus son rôle de joint étanche Certains fabricants, pour éviter des usures prématurées de l'ensemble "arbre/palier" utilisent un système de joint torique qui laisse au palier de la pompe un certain degré de liberté; en effet, cela permet d'aligner l'arbre sur les différentes pièces de la pompe et d'éviter les frottements dus à un mauvais alignement de l'arbre On a ainsi affaire à un dispositif d'étanchéité en deux parties qui est onéreux et présente des difficultés de montage. La présente invention propose donc d'utiliser une pièce unique ou en deux parties, de forme telle qu'elle assure un certain degré de liberté au palier et une double étanchéité de l'ensemble "arbre/palier". Un autre avantage est que cette étanchéité est maintenue même en cas d'inclinaison de la pièce support palier au montage, ou en cas d'inclinaison de l'arbre pendant le fonctionnement, le joint étant disposé entre le support palier et le palier, qui est toujours aligné sur l'arbre, il reste toujours concentrique autour de l'arbre et en contact avec celui-ci. D'autre part, la surface de contact entre le joint et le palier étant importante, le joint est parfaitement solidaire du palier. Un autre avantage de cette invention provient du fait que la partie du joint assurant l'étanchéité de l'arbre par rapport au compartiment pompe, n'est en contact avec l'arbre que d'un seul côté, l'autre côté étant libre; cette partie du joint s'use moins vite même en cas d'inclinaison de l'arbre par rapport à son axe. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description d'un exemple de réalisation qui va suivre, accompagné de figures annexées. La figure 1 représente une vue en coupe selon le plan passant par l'axe d'une pompe réalisée selon un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 2 représente une vue en coupe selon le plan passant par l'axe d'une pompe, réalisée selon un second mode de réalisation de l'invention. Dans l'exemple de réalisation illustré par la figure 1, une pompe à laquelle s'applique l'invention comprend: un moteur 11, une pompe 12 et un boîtier commun 13 formé de deux éléments: un corps creux formant le compartiment moteur 10 et un compartiment pompe 16 formé par une platine de pompe 14 et un couvercle 15. Le moteur électrique d'entraînement 11 peut être un moteur monophasé de type synchrone pourvu d'un rotor 9 logé à l'intérieur du compartiment moteur 10, mais tout autre type de moteur peut être utilisé L'arbre 8 du rotor 9 est maintenu libre en rotation par deux support-palier, un support palier arrière constitué par le fond du compartiment moteur et un support palier avant 3 jouant le rôle de cloison de séparation adjacent à la pompe, servant également de cloison mitoyenne de séparation étanche entre le compartiment moteur 10 et le compartiment pompe 16. Le support-palier arrière est constitué par la partie arrière du compartiment moteur et sur lui vient se placer le palier 7 et le joint torique 18 afin de donner un certain degré de liberté à l'arbre Ce palier 7 immobile, est en forme de cylindre creux dont l'un des bouts est biseauté et dans lequel passe l'arbre du rotor, et il est muni d'une collerette 22 contre laquelle vient buter le joint torique 19, celui-ci étant ainsi disposé entre un épaulement du support palier arrière et la collerette 22. Le palier 7 possède une collerette unique Cela permet un moulage du palier plus précis, le moule pouvant n'être constitué que de deux parties, et un montage aisé du joint 19 sur le palier 7. Entre le rotor 9 et l'ouverture circulaire 21 dans le support palier avant 3 pour laisser passer l'arbre 8, le palier 2 guide l'arbre 8 tout en conservant une certaine mobilité puisqu'il n'est fixé à aucune pièce du corps de la pompe En effet, ce palier 2 immobile est en forme de cylindre creux, dont l'une de ses extrémités est biseautée et est munie d'une collerette 23 sur laquelle vient buter le joint 1 Il est maintenu par l'arbre qui l'entoure et le contact arbre 8/palier 2 est assuré par l'utilisation d'un lubrifiant, mais l'utilisation de matériaux coulissant bien l'un par rapport à l'autre est possible sans sortir du cadre de l'invention Le palier 2 est d'autre part maintenu au support palier avant 3 par l'intermédiaire du joint 1 Ce support palier 3 est emmanché en force dans l'ouverture du compartiment moteur. Le dispositif d'étanchéité selon le premier mode de réalisation del'invention comporte le joint 1 en forme de couronne circulaire et constitué de trois parties La première partie assurant l'étanchéité entre l'arbre 8 et la surface interne du palier 2 est une lèvre 1 dont l'extrémité enserre l'arbre 8 et se trouve entre cet arbre, le support palier 3 et le palier 2 Cette lèvre déborde à l'extérieur du palier sur l'arbre Elle est reliée de façon souple au reste du joint 1. La seconde partie ou partie centrale présente un épaulement 1 " à son raccordement avec la première partie 1 de manière à pouvoir, lors du montage, être emmanchée sur le palier 2 par l'appui d'un outil spécifique La surface extérieure du gradin 1 " ainsi que celle de la lèvre 1 est libre mais la surface interne du support palier 3 en regard de cette partie du joint peut épouser la forme de cette dernière et être en contact avec elle, ceci pour augmenter l'efficacité de l'étanchéité. De plus, la surface interne 26 de cette seconde partie du joint 1 en contact avec la partie cylindrique du palier 2 assure le maintien parfait du joint 1 sur le palier 2, maintien fondamental pour que la lèvre 1 ' reste en contact avec l'arbre 8 sur lequel s'aligne parfaitement le palier 2. La troisième partie 1 "' a une forme torique et assure d'une part l'étanchéité, entre la surface extérieure du palier 2 et le supportpalier 3 et d'autre part joue un rôle d'amortisseur, comme le joint torique 19 du palier arrière, des mouvements de l'arbre autour de son axe L'étanchéité est améliorée par la forme donnée à la zone de contact support-palier/partie 1 "' du joint qui a la forme d'une portée sphérique 6 dont le rayon sphérique, par rapport à l'axe de l'arbre 8 est inférieur au rayon de la surface exterieure de la partie torique 1 "' Cela a pour conséquence que la partie torique 1 "' est écrasée mais peut pivoter librement dans le logement sphérique 6 sans qu'il y ait un écrasement supplémentaire de matière; ceci évite un couple important qui s'opposerait à l'alignement du palier sur l'arbre et générerait une usure supplémentaire de l'ensemble arbre/palier. Ces trois parties ne forment qu'une seule pièce 1 Ce joint monobloc 1 peut être en élastomère ou tout autre matériau utilisé pour la fabrication de joint Sa grande surface de contact avec le palier et le support palier entre lesquels il se frotte diminue les vibrations transmises par l'arbre en rotation au reste de la pompe en les amortissant Ceci diminue le bruit D'autre part, le joint 1 et le palier 2 peuvent être faits en une seule pièce grâce à une liaison intime entre eux, réalisée par exemple, par un moulage en bimatière Dans le second mode de réalisation illustré par la figure 2, la structure de la pmpe à laquelle s'applique l'invention est identique à celle de la figure 1 excepté le joint assumant la double fonction d'étanchéité et de souplesse de l'ensemble arbre/palier par rapport à la pompe, qui est constitué de deux parties distinctes contrairement au joint monobloc 1 de la figure 1 Les éléments identiques dans les deux figures ont donc la même référence La description concernant ces éléments faite précédemment reste valable pour ce second mode de réalisation de l'invention. Le dispositif d'étanchéité selond le second mode de réalisation comporte deux joints. Le premier joint 23 comporte deux parties solidaires La première partie est en forme de lèvre 23 ' et assure l'étanchéité de l'arbre 8 par rapport au compartiment pompe 16 et est prolongée par la seconde partie munie d'un épaulement 23 " de manière à pouvoir, lors du montage, être emmanché sur le palier 2 par l'appui d'un outil spécifique Ces deux parties 23 ' et 23 " ne forment qu'un seul joint enserrant le palier et débordant sur l'arbre au niveau de la lèvre 23 ' La grande surface de contact entre ce joint 23 et la surface externe cylindrique du palier 2 assure le maintien du joint 23 Seule sa surface intérieure est en contact avec cette surface externe du palier 2, la surface extérieure est libre mais la surface intérieure du support palier 3 en regard de cette partie du joint 23 peut épouser la forme de cette dernière et être en contact avec elle, ceci pour augmenter l'efficacité de l'étanchéité. Le second joint 23 est torique et assure d'une part l'étanchéité entre la surface extérieure du palier 2 et le support palier 3 et, d'autre part, joue un rôle d'amortisseur, comme le joint torique 19 du palier arrière 7, des mouvements de l'arbre autour de son axe L'étanchéité est améliorée par la forme donnée à la zone de contact support palier 3/joint 24 qui a la forme d'une portée sphérique 6 dont le rayon, par rapport à l'arbre 8, est inférieur au rayon de la surface extérieure du joint 24. Cela a pour conséquence que ce joint est écrasé mais peut pivoter librement dans le logement sphérique 6 sans qu'il y ait un écrasement supplémentaire de matière. D'autre part, les joints 23 et 24 et le palier 2 peuvent être faits en une seule pièce grâce à une laison intime entre eux réalisée, par exemple, comme un moulage en bi-matière. Un avantage supplémentaire de l'invention est la facilité de montage de l'ensemble de la pompe qui consiste en un embranchement simple du joint 1 sur le palier 2 et un montage vertical de la pompe. La présente invention s'applique à tout type de joint utilisé pour l'étanchéité d'une cloison traversée par un arbre, et plus particulièrement à tout type de pompe utilisée dans l'industrie. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'étanchéité entre une première enceinte ( 16) dans laquelle se trouve un liquide et une seconde enceinte ( 10) avec un arbre qui s'étend de la seconde à la première enceinte, cet arbre étant supporté par au moins un palier ( 2,7), caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'étanchéité entre la surface extérieure du palier ( 2) et une cloison ( 3) assurant de plus, un certain degré de liberté à l'ensemble arbre ( 8)-palier ( 2) par rapport à la cloison et un moyen d'étanchéité entre l'arbre ( 8) et le palier ( 2). 2 Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen d'étanchéité entre la surface extérieure du palier ( 2) et la cloison ( 3) assurant un certain degré de liberté à l'ensemble arbre ( 8)-palier ( 2) et le moyen d'étanchéité entre l'arbre ( 8) et le palier ( 2) sont assurés par un joint monobloc ( 1) réalisant ces trois fonctions. 3 Dispositif d'étanchéité selon la revendication 2 caractérisé en ce que ce joint monobloc ( 1) est constitué de trois parties; la première en forme de lèvre ( 1 ') assure l'étanchéité entre l'arbre ( 8) et la surface intérieure du palier ( 2), la seconde partie ( 1 ") est large et assure le maintien du joint ( 1) sur le palier ( 2) en enserrant dans sa surface intérieure ( 26) la partie cylindrique du palier ( 2) et relie la première partie du joint ( 1) à la troisième partie en forme de joint torique ( 1 "') qui assure l'étanchéité entre la surface extérieure du palier ( 2) et la cloison de séparation ( 3) ainsi qu'un certain degré de liberté à l'ensemble arbre ( 8)-palier ( 2). 4 Dispositif d'étanchéité selon la revendication 3 caractérisé en ce que la surface extérieure de la seconde partie ( 1 ") du joint ( 1) a la forme d'un épaulement ( 1 "). Dispositif d'étanchéité selon la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce que la surface extérieure de la lèvre ( 1 ') et de la seconde partie ( 1 ") du joint ( 1) est libre. 6 Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen d'étanchéité entre la surface extérieure du palier ( 2) et la cloison ( 3) assurant un certain degré de liberté à l'ensemble arbre ( 8)-palier ( 2) et le moyen d'étanchéité entre l'arbre ( 8) et le palier ( 2) sont assurés séparément par deux joints distincts ( 23, 24). 7 Dispositif d'étanchéité selon la revendication 6 caractérisé en ce que le premier joint ( 23) est constitué de deux parties; la première partie en forme de lèvre ( 23 ') assure l'étanchéité entre l'arbre ( 8) et la surface intérieure du palier ( 2) et la seconde partie est large et assure le maintien du joint ( 23) sur le palier ( 2) en enserrant dans sa surface intérieure ( 27) la partie cylindrique du palier ( 2). 8 Dispositif d'étanchéité selon la revendication 7 caractérisé en ce que le second joint ( 24) est un joint torique qui assure l'étanchéité entre la surface extérieure du palier ( 2) et la cloison de séparation ( 3) ainsi qu'un certain degré de liberté à l'ensemble arbre ( 8)-palier ( 2). 9 Dispositif d'étanchéité selon la revendication 7 ou 8 caractérisé en ce que la surface extérieure de la partie large ( 23 ") du joint ( 23) a la forme d'un épaulement ( 23 "). 10 Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications 7 à 9 caractérisé en ce que la surface externe du premier joint ( 23) est libre. 11 Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce qu'il comporte un support palier ( 3) servant de cloison de séparation, qui comporte, avec le joint torique ( 24) ou la partie torique ( 1 "') du joint ( 1), une zone de contact ( 6) à portée sphérique dont le rayon ramené à l'axe de l'arbre ( 8) est inférieur au rayon de la surface extérieure du joint torique ( 24) ou de la partie torique ( 1 "') du joint ( 1). 12 Dispositif d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que le ou les joints qu'il comporte sont réalisés en élastomère. 13 Dispositif d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 caractérisé en ce qu'il comporte au moins un palier ( 2, 7) de forme de cylindre creux dont l'une des extrémités est biseautée, qui comporte une collerette ( 25). 14 Dispositif d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que le joint ( 1) ou les joints ( 23, 24) et le palier ( 2) sont faits d'une seul pièce grâce à une liaison intime. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 14 caractérisé en ce que la liaison intime est un moulage en bimatière. 16 Pompe caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif d'étanchéité tel que revendiqué dans les revendications 1 à 15. 17 Pompe selon la revendication 16 caractérisée en ce qu'elle comporte deux paliers ( 2, 7) enserrant l'arbre ( 8) de chaque côté du rotor ( 9), chacun d'eux possédant un certain degré de liberté et utilisant, pour cela, l'un un dispositif d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, et l'autre, un joint torique ( 19).