Brevet FR2673690A1 — publié le 19920911

La présente invention se rapporte à un agencement pour montage étanche des arbres d'un pétrin-mélangeur dans la paroi de la cuve de mélangeage, cet agencement compor- tant un corps de palier fermant l'alésage et une bague de presse-étoupe pouvant coulisser axialement,sous la poussée d'un accumulateur d'énergie à action permanente, pour s'appliquer par conformation contre une surface d'appui disposée entre la portée de l'arbre d'un bras- mélangeur et ce corps de palier. On connaît par la demande de brevet DE-A-2 000 326 un agencement étanche pour la chambre de mélangeage de la cuve d'un pétrin-mélangeur, agissant, à la façon d'un pare- poussière de mélangeur type Branbury, aux extrémités des arbres de rotor Dans cet agencement, l'alésage de passage des arbres est fermé par une plaque d'extrémité annulaire fixée à la cuve et par la bague de presse-étoupe, que des ressorts de compression appliquent contre une collerette de l'arbre On prévoit d'obtenir une étanchéité constante aux extrémités des arbres grâce au réglage de la pression d'application. La présente invention a pour but de fournir un agen- cement pour montage étanche, qui exerce pendant le mélangeage ou le pétrissage, sur toute la portée des arbres une fonction de joint étanche régulière et sans faille ni espaces morts.25 Cet agencement est notamment applicable à des pétrins- malaxeurs de forte puissance. Conformément à l'invention, le corps de palier est composé d'un manchon de centrage ou d'ajustage, inséré dans l'alésage, et d'un manchon principal faisant office de palier proprement dit, qui y est concentrique, est relié à la paroi de la cuve, peut coulisser axialement sous l'action d'un autre accumulateur permanent d'énergie et entoure, avec ce manchon de centrage, un espace annulaire, lequel est isolé hermétiquement au moyen de joints annu- laires élastiques et peut être soumis à l'action d'un fluide sous pression, d'autres joints annulaires élastiques étant disposés en suite serrée dans un autre espace annu- laire délimité axialement par une surface d'appui, formée par une collerette annulaire du palier et par la bague de presse-étoupe et délimité radialement par ce palier et par la portée de l'arbre respectif. La combinaison du corps de palier à déplacement axial avec des joints annulaires élastiques d'étanchéité, comprimés sous l'action de l'accumulateur d'énergie, crée une tension élastique agissant radialement et axialement par rapport à l'arbre et par rapport à la paroi. Les déplacements radiaux des portées des arbres dans leurs alésages se produisant en raison du jeu qui existe toujours dans les paliers et de la déformation élastique inévitable des bras mélangeurs pendant le travail, sont ainsi totalement compensés. La réduction à une valeur minimale possible des failles d'étanchéité résiduelles garantit une absence suf- fisante d'espaces morts pour que les matières qui se séparent des éléments de joint ou qui durcissent ne nuisent pas à l'efficacité de ces éléments d'étanchéité. Selon une caractéristique de l'invention, l'espace annulaire qui est soumis à l'action d'un fluide sous pression peut contenir une douille de serrage en deux parties, qui peut s'y déplacer et qui délimite des chambres annulaires destinées à emprisonner des bagues élastiques à gorge, formées dans le manchon de centrage et pouvant être soumises à l'action du fluide sous pression par l'entremise d'un raccord d'alimentation percé dans ce manchon de centrage Cet agencement permet d'assurer efficacement l'étanchéité de l'espace annulaire du corps de palier grâce à une poussée élastique, même en cas de grand déplacement du palier. La douille de serrage en deux parties, subdivisée radialement à l'axe de l'arbrepeut être formée de moitiés identiques, que des ressorts de compression tendent à écarter l'une de l'autre et que des broches cylindriques empêchent de tourner l'une par rapport à l'autre La solli- citation élastique exercée sur les joints annulaires élas- tiques est ainsi suffisante, même aux emplacements o les tolérances de fabrication sont larges. La douille de serrage peut être formée de deux douilles à collerette, coaxiales, pouvant coulisser axiale- ment l'une par rapport à l'autre et comportant chacune à une extrémité une collerette annulaire qui détermine le diamètre et la longueur de cette douille de serrage, une chambre annulaire étant délimitée par la douille à colle- rette intérieure et par la collerette de la douille exté- rieure La douille de serrage a une structure simple et peut être fabriquée économiquement Il est ainsi possible de remplacer rapidement la douille de serrage et ses éléments Les douilles à collerette permettent d'exercer une poussée élastique axiale et, de plus, il est possible d'obtenir une poussée élastique radiale par l'action du fluide sous pression. La douille à collerette extérieure peut être percée parallèlement à l'axe d'un canal d'alimentation en fluide sous pression, communiquant avec un raccord du manchon de centrage, ce qui assure que le fluide sous pression destiné à agir sur les douilles à gorge parvient bien de tous côtés dans la totalité de la chambre annulaire. Conformément à une autre caractéristique de l'inven- tion, les joints annulaires élastiques disposés en file serrée entre la surface d'appui et la bague de presse- étoupe sont formés de bagues en polytétrafluoréthylène, à section trapézoïdale, et de bagues d'étoupage, séparées par une douille métallique constituant un coussinet Cet agen- cement crée entre les portées des arbres et les coussinets respectifs une tension à axes multiples, les bagues trapézoïdales étayées par le coussinet et les bagues de garniture, qui réalisent l'étanchéité par rapport à l'ex- térieur, ne laissant subsister qu' une quantité minimale de failles dans l'étanchéité. Le coussinet peut être percé radialement, perpendi- culairement à l'alésage, d'un canal communiquant avec un canal orienté axialement, destiné à répartir efficacement un agent de lubrification et d'étanchéité dans le palier, en empêchant aussi des matières liquides et susceptibles de durcir de passer dans la zone d'étanchéité. Conformément à une autre caractéristique de l'inven- tion, le palier et le manchon de centrage peuvent présenter à leur extrémité, qui débouche dans la cuve de mélangeage du pétrin, un chanfrein, qui permet de refouler le produit traité entre les bras malaxeurs et la paroi de cette cuve. L'invention va maintenant être décrite de manière plus détaillée, en regard des dessins annexés 1 représentant des exemples nullement limitatifs, et sur lesquels: la figure 1 est une élévation de face d'un pétrin- mélangeur; la figure 2 est une coupe du montage étanche de la portée d'un arbre dans la paroi de la cuve du pétrin- mélangeur selon la figure 1; et la figure 3 est une coupe d'un autre agencement étanche de la portée d'un arbre dans la paroi de la cuve du pétrin-mélangeur selon la figure 1. Le pétrin-mélangeur de la figure 1 comprend une cuve 1 équipée de bras mélangeurs 2, 2 ', qu'un moteur 3 entraîne en rotation par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmis- sion 4 et qui tournent dans cette cuve 1 Ces deux bras mélangeurs 2, 2 ', qui ne sont pas représentés plus complètement, comportent des portées 6, 7 qui traversent la paroi 5 de la cuve 1 et sont tourillonnées dans des boîtes 8 et 9 de palier. Le pétrin-mélangeur est porté par des pieds 10, 11, fixés à ces boîtes 8,9 de palier. L'étanchéité de la partie de la portée 6, 7 des arbres qui traverse la paroi 5 est assurée par un corps 12 de palier et par une bague 13 de presse-étoupe Ce corps 12 de palier est fixé à la paroi 5 par des boulons 25, tandis que la bague 13 est fixée audit corps 12 par des boulons 26. Ainsi que le représente de manière plus détaillée la figure 2, le corps 12 de palier est composé d'un manchon principal 14, constituant le palier proprement ditet d'un manchon 15 d'ajustage ou de centrage, qui sont disposés concentriquement et cernent un espace 16 annulaire Cet espace 16 est limité à ses extrémités par le palier 14 et par le manchon 15, des bagues 17 et 18 à gorge y étant emprisonnées de façon à isoler cet espace 16 par rapport à l'extérieur Il est possible de réaliser cet encastrement, par exemple en tournant une gorge (non représentée) dans le palier 14 ou dans le manchon 15 de centrage ou bien en insérant une douille 19 de serrage, qui sert d'entretoise entre les bagues 17 et 18 Lorsque cet espace 16 annulaire eÉt soumis à l'action d'un fluide sous pression introduit par un raccord 20, ces bagues 17, 18 sont appliquées herméti- quement contre ce palier 14 et contre ce manchon 15, respectivement. Il est aussi possible d'obtenir la poussée élastique c 7 reee par le fluide sous pression sur -les bagues 17, 18 à gorge, composées de polytétrafluoréthylène modifié, en utilisant une douille de serrage 19 en deux parties, par l'entremise de laquelle ces bagues 17, 18 à gorge, sont soumises à une compression axiale initiale au moyen de ce fluide sous pression, ou, de plus, au moyen de la poussée de ressorts. La figure 2 représente la configuration d'une douille de serrage 19 formée de deux moitiés 21, 22 corres- pondantes, qui créent, grâce à l'agencement de plusieurs ressorts de compression 23 disposés entre elles, une poussée axiale s'ajoutant à celle que développe le fluide sous pression Une ou des broches cylindriques 24 empêchent) ces moitiés 21, 22 de tourner l'une par rapport à l'autre. La figure 3 représente une configuration de douille de serrage 19 en deux parties, composées de douilles 27, 28 à collerette pouvant coulisser l'une par rapport à l'autre, des chambres annulaires 29, 30 étant formées pour loger les bagues 17 ', 18 ' à gorge La largeur de l'une de ces chambres annulaires, 29, qui loge la bague 18 'à gorge, est déterminée par la collerette de la douille extérieure 27 et par la longueur de la douille intérieure 28 La seconde chambre annulaire 30, logeant la bague 17-' à gorge, est délimitée par la douille 28 à collerette intérieure et par la face d'extrémité 41 de l'espace annulaire 16 du manchon de centrage 15. La douille de serrage 19 a, en tous cas, dans l'espace annulaire 16 délimité par le palier 14 et par le manchon de centrage 15, un jeu suffisant pour pouvoir com- penser aisément les déplacements radiaux de la portée 6 ou du bras mélangeur 2 ou 2 '. La douille 27 à collerette extérieure est percée, parallèlement à l'axe, d'un canal 45 d'alimentation en fluide sous pression, communiquant avec un raccord 20 ' du manchon de centrage 15. Des joints toriques 40, insérés dans la face radiale et le long du palier 14 et du manchon de centrage 15, servent de joints à labyrinthe. Comme des rondelles élastiques 31 exercent sur le palier 14 une poussée axiale l'appliquant contre la paroi 5 de la cuve, les déplacements axiaux des portées 6, 7 sont compensés élastiquement et automatiquement Ces rondelles élastiques 31 sont montées sur les boulons 25 et comprimées entre des rondelles d'appui 32 et 32 ' (formant écrou). Les autres agencements 35, qui sont représentés sur les figures 2 et 3 et qui assurent directement l'étanchéité des portées 6, 7 par l'entremise de la bague 13 de presse- étoupe ayant la même conformation on ne décrira ci-dessous de manière détaillée que celui qui est représenté sur la figure 2. La portée 6 est ainsi protégée, à l'emplacement de cet agencement étanche 35, par une surface de roulement 33, trempée et rectifiée L'espace annulaire formé entre cette portée 6 et le palier 14 est délimité axialement par une surface 34 d'appui de ce palier 14, et par la bague 13 de presse-étoupe Des joints annulaires 36 d'étanchéité, à section trapézoïdale, qui sont étayés par cette surface 34 d'appui et par un coussinet 37, sont disposés les uns der- rière les autres dans cet espace annulaire Ces joints annulaires 36 sont en du polytétrafluoréthylène modifié. Ils sont flexibles de par leur forme et leur disposition et ils réduisent à un minimum les failles dans la surface de contact. Le coussinet 37 sert à étayer le palier 14 lorsque la portée 6 est soumise à un déplacement radial, et il est percé d'un canal 38 de passage d'un agent de lubrification et d'étanchéité, communiquant avec un canal d'alimentation 39 de ce palier 14 et destiné à répartir cet agent dans le palier 14 La bague 13 de presse-étoupe peut appliquer à des garnitures usuelles 42, assurant l'étanchéité par rap- port à l'atmosphère, et en même temps aux joints annulaires 36, une poussée axiale élastique A cet effet, cette bague 13 est soumise à l'action de rondelles élastiques 44 dis- posées sur les boulons 26, ce qui applique à tout l'agen- cement 35 d'étanchéité un effort de compression élastique. Les propriétés d'élasto-plasticité de cet agencement créent, par rapport à la portée 6, une isolation élas- tique radiale et axiale et donc automatiquement compensa- trice La surface radiale extérieure du palier 14 est chan- freinée en 43 vers l'intérieur de la cuve de pétrissage 1, à hauteur de la surface 34 d'appui ce qui, en coopération avec un chanfrein 43 'de la face d'extrémité du manchon de centrage 15, refoule le produit traité à l'intérieur de cette cuve 1. L'agencement étanche 35 forme, avec l'agencement élastique des bagues 17, 18 à gorge un ensemble étanche compensant même de grands déplacements de la portée 6, 7 correspondante Il se caractérise par une grande efficacité d'isolement hermétique et une grande durée de service. Il va de soi qu'il est possible, sans s'écarter du domaine de l'invention, d'apporter certaines modifications à l'agencement pour montage étanche des arbres d'un pétrin- mélangeur, représenté et décrit. REVENDICATIONS 1 Agencement pour montage étanche des arbres d'un pétrin-mélangeur dans la paroi de la cuve de mélangeage, agencement comportant un corps de palier fermant l'alésage et une bague de presse-étoupe pouvant coulisser axialement sous la poussée d'un accumulateur d'énergie à action per- manente, pour s'appliquer par conformation contre une sur- face d'appui disposée entre la portée de l'arbre d'un bras- mélangeur et ce corps de palier, cet agencement étant caractérisé en ce que le corps ( 12 > de palier est composé d'un manchon de centrage ( 15), inséré dans l'alésage, et d'un manchon principal ( 14) ou palier proprement dit, qui y est concentrique, est relié à la paroi ( 5) de la cuve ( 1), peut coulisser axialement sous l'action d'un autre accumu- lateur permanent d'énergie et qui entoure, en coopération avec le manchon de centrage ( 15) un espace annulaire ( 16), lequel est isolé hermétiquement au moyen de joints annu- laires et élastiques ( 17, 18), et peut être soumis à l'action d'un fluide sous pression, d'autres joints et garnitures annulaires et élastiques ( 36, 42), étant dis- posés en suite serrée dans un autre espace annulaire déli- mité axialement par une surface d'appui ( 34) formée par une collerette annulaire du palier ( 14), et par la bague ( 13) de presse-étoupe et délimité radialement par ce palier ( 14) et par la portée ( 6, 7) de l'arbre respectif. 2 Agencement de montage étanche selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que l'espace annulaire ( 16),qui est soumis à l'action d'un fluide sous pression, contient une douille de serrage ( 19) en deux parties, montée avec un certain jeu, qui délimite des chambres annulaires ( 29, 30) lesquelles sont destinées à emprisonner des bagues élas- tiques ( 17, 17 ', 18, 18 ') à gorge, sont formées dans le manchon de centrage ( 15) et peuvent être soumises à l'ac- tion du fluide sous pression grâce à un raccord ( 20) d'alimentation, percé dans ce manchon de centrage ( 15). 3 Agencement de montage étanche selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que la douille de serrage ( 19), subdivisée radialement à l'axe de l'arbre, est formée par des moitiés ( 21, 22) identiques, que des ressorts de com- pression ( 23) tendent à écarter l'une de l'autre et que des broches cylindriques ( 24) empêchent de tourner l'une par rapport à l'autre, tout en leur permettant de coulisser axialement. 4 Agencement de montage étanche selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que la douille de serrage ( 19), subdivisée, est formée de deux douilles ( 27, 28) à colle- rette, coaxiales, pouvant coulisser axialement l'une par rapport à l'autre et comportant chacune à une extrémité une collerette annulaire qui détermine le diamètre et la lon- gueur de cette douille de serrage ( 19), une chambre annu- laire ( 29) étant délimitée par la douille ( 28) à collerette intérieure et par la collerette de l'autre douille ( 27) extérieure. Agencement de montage étanche selon la revendi- cation -4, caractérisé en ce que la douille ( 27) à colleret- te extérieure est percée, parallèlement à l'axe, d'un canal ( 45) d'alimentation en fluide sous pression, commu- niquant avec un raccord ( 20 ') du manchon de centrage ( 15). 6 Agencement de montage étanche selon l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les joints ou garnitures ( 36, 42) annulaires et élas- tiques, disposés à la suite entre la surface ( 34) d'appui et la bague ( 13) de presse-étoupe sont formés de bagues ( 36) en polytétrafluoréthylène, à section trapézoïdale, et de bagues ( 42) de garniture, séparées par un coussinet ( 37). 7 Agencement de montage étanche selon la revendi- cation 6, caractérisé en ce que le coussinet ( 37) est percé d'un canal ( 38) destiné à répartir un agent de lubrifica- tion et d'étanchéité dans le palier ( 14). 8 Agencement de montage étanche selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que la palier ( 14) et le man- chon de centrage ( 15) présentant un chanfrein ( 43, 43 ') à leur extrémité adjacente à la cuve de mélangeage ( 1) du pétrin-mélangeur.