Brevet FR2738062A1 — publié le 19970228

La présente invention concerne une installation d'essais pour des dispositifs d'étanchéité sur arbre tournant, tels que notamment des garnitures d'étanchéité comme des joints à lèvres, magnétiques, ou encore des systèmes spécifiques par exemple à effet hydrodynamique. Ces installations d'essais usuellement utilisées pour tester l'efficacité des dispositifs d'étanchéité comportent - au moins un boîtier pourvu d'au moins une ouverture pour la réception d'un dispositif d'étanchéité à tester - un arbre pénétrant à travers ladite ouverture, dans ledit boîtier, ledit dispositif d'étanchéité étant disposé entre la surface latérale externe dudit arbre et la paroi interne de ladite ouverture - un moteur pour engendrer une rotation relative entre ledit arbre et ledit boîtier - un fluide contenu dans ledit boîtier ; et - des moyens de contrôle et de mesure de l'étanchéité du dispositif, situés à l'extérieur dudit boîtier et suscep tibles de recueillir la fuite dudit fluide. L'essai du dispositif d'étanchéité se déroule sur une période déterminée de temps durant laquelle le moteur entraîne en rotation, par exemple l'arbre, à une vitesse de plusieurs milliers de tours par minute si nécessaire, tandis que le dispositif d'étanchéité, tel qu'un joint à lèvre, est soumis à l'action du fluide, généralement de l'huile, contenu dans le boîtier. A la fin de la période d'essai qui peut durer plusieurs heures, les moyens de contrôle et de mesure, sous la forme d'un récipient gradué, sont examinés et permettent de dire s'il y a eu une fuite ou non du dispositif d'étanchéité et, dans le premier cas, d'indiquer le volume d'huile écoulée et recueillie après une période donnée d'essai. En conséquence, on peut uniquement en déduire que, après une durée déterminée de l'essai, une quantité d'huile est recueillie pour un dispositif d'étanchéité donné. On se rend compte que ces moyens de mesure et de contrôle prévus sur les installations actuelles s'avèrent insuffisants en ce qui concerne l'analyse de la fuite et l'interprétation des résultats qui en découlent, puisqu'ils ne délivrent en définitive qu'un volume de fuite final en fonction d'une durée donnée d'utilisation. En effet, ces moyens ne permettent pas de connaître le déroulement de l'essai et, notamment, ses phases principales comme l'apparition de la première goutte de la fuite, ou la formation du filet continu de la fuite au fur et à mesure de la progression de l'essai, ce qui permettrait de savoir en temps réel les conditions de "vie" du dispositif d'étanchéité testé. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. A cet effet, l'installation d'essais pour des dispositifs d'étanchéité tels que des joints, du type décrit ci-dessus, est remarquable, selon l'invention, en ce que lesdits moyens de contrôle et de mesure comprennent un compte-gouttes comportant un organe de réception qui est rapporté extérieurement sur ledit boîtier, sous ladite ouverture, et un organe de détection du passage du fluide s'écoulant depuis ledit organe de réception. Ainsi, grace & ces moyens de mesure et de contrôle de ladite installation, le cycle ou déroulement de l'essai peut être totalement connu avec précision et fiabilité. En effet, on peut par exemple savoir à quel moment se produit l'apparition de la première goutte de fluide s'écoulant de l'organe de réception vers l'organe de détection, et procéder si nécessaire à l'arrêt de l'essai que l'on pourra éventuellement reprendre ultérieurement. On peut également prolonger l'essai jusqu'à l'apparition d'une fuite continue, sous la forme d'un filet d'huile, qui est alors repérée par l'organe de détection qui relève un passage continu de l'huile s'écoulant de l'organe de réception.En conséquence, au lieu d'obtenir, comme c'est le cas actuellement avec les installations connues, un volume de fuite final en fonction d'une durée d'essai prédéterminée, les moyens de mesure et de contrôle sous forme d'un compte-gouttes, peuvent déterminer les conditions réelles "d'existence" du dispositif d'étanchéité à tester et cela en temps réel, et en définitive sa résistance à la fuite depuis l'apparition de la première goutte jusqu'à la fuite continue, ce qui met alors un terme à l'essai du dispositif d'étanchéité. Par exemple, ledit organe de détection peut comprendre une cellule à poste fixe, et ledit organe de réception est alors agencé de façon & adresser la fuite de fluide à l'aplomb de ladite cellule. Cette dernière, notamment du type photoélectrique, joue ainsi le rôle, particulièrement fiable, de contrôle du passage du fluide et de comptage de la fuite, puisqu'elle est à poste fixe et que l'écoulement de la fuite issue de l'organe de réception passe nécessairement devant elle. Dans un mode préféré de réalisation, ledit organe de réception présente une forme d'entonnoir dont l'extrémité inférieure est biseautée. Ainsi, le fluide susceptible de s'écouler sur la paroi interne dudit organe de réception, est toujours guidé naturellement vers le point le plus bas de l'extrémité biseautée, pour tomber en face de ladite cellule. En particulier, ledit organe de réception est logé dans le passage d'un support à l'intérieur duquel est prévu ledit organe de détection, ledit organe de réception reposant sur ledit support par son extrémité supérieure élargie. Pour amener la fuite de fluide susceptible de se produire vers ledit compte-gouttes, il est prévu, entre ledit dispositif d'étanchéité et ledit organe de réception, une gout tière rapportée sur ledit boîtier, sous ladite ouverture, et destinée à canaliser la fuite de fluide en direction dudit organe de réception. Selon une autre caractéristique de l'invention, des moyens pour forcer ledit fluide en direction dudit dispositif d'étanchéité à tester, sont prévus dans ledit boîtier. Ces moyens sont avantageusement du type par projection et permettent alors de reproduire les conditions réelles d'utilisation des dispositifs d'étanchéité quand ils sont soumis notamment à la projection d'huile engendrée par des roulements. Dans un mode particulier de réalisation, lesdits moyens pour forcer ledit fluide peuvent comprendre une bague, qui est montée coaxialement dans ledit boîtier et qui reçoit le fluide par un trou ménagé dans ledit boîtier, et une pluralité d'injecteurs, qui sont agencés de façon équi-angulairement répartie les uns par rapport aux autres, sur ladite bague et dont les axes sont sensiblement dirigés vers ledit dispositif d'étanchéité & tester. Cet agencement desdits moyens permet de former avantageusement un brouillard d'huile en direction de la zone de contact du dispositif d'étanchéité. En outre, des capteurs de température sont prévus & proximité dudit dispositif d'étanchéité et en sortie desdits injecteurs. Aussi, il est prévu une unité de commande programmable & BR Bien évidemment, l'installation peut comprendre une pluralité de boîtiers, comportant autant de dispositifs d'étanchéité à tester et reliés entre eux à une unité fluidique d'alimentation, par l'intermédiaire de conduites respectives. On peut alors procéder à des essais comparatifs de n dispositifs d'étanchéité identiques ou différents, ce qui permet de gagner un temps précieux. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 illustre, en perspective schématique, un exemple d'installation d'essais pour des dispositifs d'étanchéité selon l'invention. La figure 2 montre, en coupe longitudinale, un mode de réalisation particulier d'un des boîtiers utilisés pour ladite installation. La figure 3 est une vue agrandie de l'organe de réception des moyens de contrôle et de mesure. L'installation d'essais 1 montrée sur la figure 1 comprend, dans cet exemple particulier de réalisation, cinq boîtiers 2 qui sont respectivement munis de dispositifs d'étanchéité à tester, et qui reposent sur un bâti 3. Cette installation comporte, de plus, une unité fluidique 4, telle qu'une centrale hydraulique, destinée à alimenter l'intérieur desdits boîtiers 2 par l'intermédiaire de conduites souples respectives 5, et une unité de commande programmable 6 permettant le traitement des données recueillies, pour interpréter les résultats des essais, comme on le verra ultérieurement. De plus, cette installation comporte un dispositif 4A d'aspiration des vapeurs d'huile (non repré senté sur la figure 2). Comme le montre la figure 2, l'un des boîtiers illustrés 2, par ailleurs identiques entre eux, présente une forme cylindrique avec un passage débouchant 2A d'axe longitudinal X-X ménagé dans sa paroi 2B. D'un côté du passage, il est introduit coaxialement à celui-ci, un arbre 7A qui est susceptible d'être entralné en rotation par l'intermédiaire d'un moteur 7 et sur lequel est agencé un dispositif d'étanchéité 8 à tester, tel que par exemple un joint à lèvre. Un variateur, non représenté, peut être associé au moteur afin de pouvoir entraîner l'arbre 7 sur une plage de vitesses de rotation comprise entre quelques centaines de tours par minute et quelques dizaines de milliers de tours par minute. Plus particulièrement, le dispositif d'étanchéité 8 est disposé entre la surface latérale externe 9A d'une bague 9 rapportée fixement sur l'arbre 7A par un écrou 10, d'une part, et la paroi latérale interne liA d'une plaque transversale en forme de disque 11, délimitant ainsi l'ouverture dudit passage 2A et qui est fixée, avec étanchéité, sur la face transversale 2C du boîtier, par des vis 12, d'autre part. De l'autre côté du passage débouchant 2A, il est prévu un hublot 14 à verre transparent ou en une autre matière, qui est destiné à permettre un contrôle visuel de l'intérieur dudit boîtier 2, et dont la monture 15 est rapportée, fixement et avec étanchéité, sur l'autre face transversale 2D du boîtier par des vis 16. L'installation comporte également des moyens de contrôle et de mesure 17 de l'étanchéité du dispositif à tester 8, qui sont associés extérieurement à chaque boîtier 2 et qui sont susceptibles de recueillir la fuite d'huile sortant du dispositif d'étanchéité 8. On remarque également, sur la figure 2, que la conduite d'alimentation 5 en huile sous pression est reliée à un trou 2E, ménagé dans la paroi 2B du boîtier, par un raccord approprié 18, assurant l'amenée de l'huile dans le passage 2A du boîtier. Et une conduite de vidange 19 de l'huile est reliée à un trou 2F prévu en partie basse de la paroi 2B du boîtier, par un raccord 20. Cette conduite 19 traverse le bâti 3 et est en communication avec la centrale hydraulique 4. Selon l'invention, les moyens de contrôle et de mesure 17 comprennent un compte-gouttes 21 qui est formé d'un organe de réception 22 de la fuite d'huile, et d'un organe de détection 23 du passage de l'huile qui s'écoule depuis l'organe de réception. On remarque sur la figure 2, que ce dernier est montré selon une demi-vue extérieure et une demi-vue en coupe et qu'il se présente sous la forme d'entonnoir. Aussi, l'organe de réception 22 et l'organe de détection 23 sont montés sur un support 24 en forme de tube, disposé verticalement et muni d'un passage axial 24A. Sur le haut de ce support-tube 24, s'applique l'extrémité supérieure à base élargie 22A, située sous l'ouverture llA, dudit organeentonnoir 22, tandis que sa partie conique 22B s'engage dans le passage axial 24A du support-tube 24. On voit notamment sur la figure 3, que l'extrémité inférieure 22C de l'organe de réception 22 est biseautée en présentant une face d'ex trémité inclinée 22D.Cet agencement permet ainsi à l'huile de s'écouler, sous forme de gouttes ou de filet, toujours par le point le plus bas 22E de cette extrémité inférieure 22C et, de plus, de tomber selon une même direction vers l'organe de détection 23, c'est-à-dire à l'aplomb de celuici, de sorte que cet organe 23 est sûr de contrôler un quelconque passage d'huile. Par exemple, l'organe de détection 23 est une cellule photoélectrique logée dans le support vertical 24 et débouchant dans le passage 24A. Cette cellule est bien entendu reliée à l'unité 6. Le bas du support 24 est fixé à une embase 2G du boîtier, et une tuyauterie 25 est raccordée au passage 24A du support pour diriger l'huile recueillie en direction d'un récipient non représenté destiné à quantifier la collecte d'huile. Pour amener l'huile, susceptible de s'écouler à travers le joint à lèvre 8, convenablement au compte-gouttes 21, une plaque formant gouttière 26 est rapportée sur la plaque transversale 11 en partie basse de celle-ci, de façon que la partie haute de la gouttière 26 soit sensiblement au contact du joint 8 et que sa partie basse soit situéeau-dessus de l'organe de réception 22 en forme d'entonnoir. De plus, dans cet exemple particulier de réalisation, l'intérieur du boîtier 2 est muni de moyens 27 pour forcer l'huile en direction du dispositif d'étanchéité 8, qui sont du type par projection. Pour cela ces moyens 27 comprennent une bague 28 qui est logée coaxialement dans le trou 2E du boîtier et dont la surface latérale externe 28A, en contact étanche avec la paroi 2B du boîtier, est pourvue d'une gorge périphérique 28B. Celle-ci est agencée de façon qu'elle soit en communication avec le trou 2E sur lequel est raccordée la conduite d'alimentation 5 en huile. Dans la bague 28 sont par ailleurs prévus des injecteurs 29, au nombre de trois dans cet exemple, et qui sont régulièrement espacés de 1200 les uns par rapport aux autres.Ces injecteurs 29 sont en communication fluidique avec la gorge 28B et ils sont disposés sur la bague 28 de façon que leurs axes respectifs soient dirigés vers la zone de contact ZC du dispositif d'étanchéité. Dans cet exemple, la zone de contact ZC concernée est sensiblement déterminée par la lèvre 8A du joint et la surface latérale externe 9A de la bague 9. Les injecteurs 29 sont de préférence interchangeables en fonction de la pression souhaitée. Par cet agencement, l'huile issue de la conduite d'alimentation 5 et sortant des injecteurs 29, après avoir traversé la gorge 28B de la bague 28, est éjectée des injecteurs sous forme d'un brouillard en direction du dispositif d'étanchéité 8, de façon analogue à la projection d'huile engendrée par un roulement sur un joint d'étanchéité. Ces moyens 27 pourraient ne pas être utilisés dans l'installation, l'huile fonctionnant alors par barbotage. Des capteurs de température 30 sont prévus sur le dispositif d'étanchéité 3 et en sortie des injecteurs 29 et ils sont reliés à l'unité 6. L'installation 1 représentée comprend cinq boîtiers 2 mais il est bien évident qu'elle pourrait en comporter un nombre différent. Dans ce cas particulier, on peut alors procéder à l'essai simultané et comparatif de cinq dispositifs d'étanchéité 8, tels que des joints à lèvre ou autres, lesquels peuvent être identique entre eux ou différents, soumis à des pressions identiques ou différentes, ou montés fixes ou rotatifs par rapport à l'arbre du moteur, l'étanchéité à contrôler du dispositif étant située sur la surface latérale externe de la bague (comme dans l'exemple illustré) ou sur la surface ou paroi latérale interne délimitant l'ouverture dudit boîtier. Tous les paramètres relatifs aux caractéristiques des dispositifs d'étanchéité à tester, aux vitesses de rotation et aux pressions utilisées, à l'huile employée (viscosité, synthétique ou minérale, ...) sont entrés et contenus dans l'unité 6, de même que sont reliés à celle-ci les capteurs de température et les cellules photoélectriques des moyens de mesure et de contrôle. L'installation 1, analogue à un banc d'essai, permet ainsi d'effectuer des cycles d'essai représentatifs des conditions réelles de fonctionnement et de connaître avec exactitude et précision la "vie" du dispositif d'étanchéité testé, par l'intermédiaire de l'unité 6 délivrant le résultat des déroulements des essais. En effet, comme on l'a indiqué préalablement, l'installation autorise notamment - la détection du début de la fuite du dispositif testé par l'écoulement de la première goutte d'huile tombant, depuis l'organe de réception, devant la cellule photoélectrique, après un temps connu - l'arrêt de l'essai à l'apparition de la première goutte et éventuellement sa reprise ultérieure - la quantification de la fuite (goutte à goutte) en temps réel, durant l'essai - l'arrêt de l'essai à un débit prédéterminé de fuite - l'apparition de la fuite continue sous forme d'un filet d'huile, provoquée par la destruction du dispositif d'étanchéité ; et - le contrôle continu des températures de l'huile sur le dispositif d'étanchéité et en sortie des injecteurs, et de la pression d'huile en service. REVENDICATIONS 1. Installation d'essais pour des dispositifs d'étanchéité tels que des joints, du type comportant - au moins un boîtier (2) pourvu d'au moins une ouverture pour la réception d'un dispositif d'étanchéité à tester (8) ; - un arbre (7A) pénétrant à travers ladite ouverture, dans ledit boîtier, ledit dispositif d'étanchéité étant disposé entre la surface latérale externe (9A) dudit arbre et la paroi interne (11A) de ladite ouverture - un moteur (7) pour engendrer une rotation relative entre ledit arbre et ledit boîtier - un fluide contenu dans ledit boîtier ; et - des moyens de contrôle et de mesure (17) de l'étanchéité du dispositif, situés à l'extérieur dudit boîtier et susceptibles de recueillir la fuite dudit fluide, caractérisée en ce que lesdits moyens de contrôle et de mesure (17) comprennent un compte-gouttes (21) comportant un organe de réception (22) qui est rapporté extérieurement sur ledit boîtier (2), sous ladite ouverture, et un organe de détection (23) du passage du fluide s'écoulant depuis ledit organe de réception. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit organe de détection (23) comprend une cellule à poste fixe, et ledit organe de réception (22) est agencé de façon à adresser la fuite de fluide à l'aplomb de ladite cellule. 3. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit organe de réception (22) présente une forme d'entonnoir dont l'extrémité inférieure (22C) est biseautée. 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit organe de réception (22) est logé dans le passage (24A) d'un support (24) à l'intérieur duquel est prévu ledit organe de détection (23), ledit organe de réception reposant sur ledit support par son extrémité supérieure élargie (22A). 5. Installation selon l'une quelconque des revendications l à 4, caractérisée en ce que, entre ledit dispositif d'étanchéité (8) et ledit organe de réception (22), il est prévu une gouttière (26) rapportée sur ledit boîtier, sous ladite ouverture, et destinée à canaliser la fuite de fluide en direction dudit organe de réception (22). 6. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 5, caractérisée en ce que des moyens (27) pour forcer ledit fluide en direction dudit dispositif d'étanchéité a tester, sont prévus dans ledit boîtier. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits moyens (27) pour forcer ledit fluide sont du type par projection de fluide en direction dudit dispositif d'étanchéité à tester. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits moyens (27) pour forcer ledit fluide comprennent une bague (28), qui est montée coaxialement dans ledit boîtier et qui reçoit le fluide par un trou (2E) ménagé dans ledit boîtier, et une pluralité d'injecteurs (29), qui sont agencés de façon équi-angulairement répartie les uns par rapport aux autres, sur ladite bague et dont les axes sont sensiblement dirigés vers ledit dispositif d'étanchéité a tester (8). 9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que des capteurs de température (30) sont prévus à proximité dudit dispositif d'étanchéité et en sortie desdits injecteurs. 10. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 9, caractérisée en ce qu'il est prévu une unité de commande programmable (6) à laquelle est relié ledit boltier (2) et qui reçoit et traite les informations issues au moins du compte-gouttes (21), dudit moteur (7) et dudit dispositif d'étanchéité à tester (8). 11. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de boi- tiers (2), comportant autant de dispositifs d'étanchéité à tester et reliés entre eux à une unité fluidique d'alimentation (4), par l'intermédiaire de conduites respectives (5).