Brevet FR2755493A1 — publié le 19980507

La présente invention a pour objet un dispositif de raccordement étanche d'un boîtier fixe coiffant l'extrémité d'un élément tubulaire tournant autour d'un axe de rotation. Le dispositif de raccordement selon l'invention trouve des applications dans de nombreux domaines où l'on a à connecter de façon étanche l'extrémité d'un élément tubulaire tournant susceptible de se déplacer longitudinalement ou bien latéralement, du fait d'un décentrage, d'un porte-à-faux, de dilatations etc., avec un moyen fixe d'injection ou d'évacuation de fluide. C'est le cas notamment dans des installations à four tournant comportant un élément tubulaire chauffé qui est connecté à ses extrémités opposées avec des boîtiers d'injection ou d'évacuation de fluides. C'est également le cas aussi par exemple dans des installations d'épuration de fluides pollués. Des exemples de fours tournants pour des traitements chimiques où un tel dispositif de raccordement est utile sont décrits par exemple dans le brevet FR-A- 2 691 377, FR-A-2.114.331 ou EP-A-0409.680. Un exemple d'installation d'épuration où un dispositif de raccordement est utile, est décrit par exemple dans le brevet FR-A-2 720 488. Un mode connu de raccordement d'une extrémité d'un élément tubulaire tournant 1 à un boîtier d'embout 2 est illustré schématiquement à la Fig. 1. La partie terminale du tube 1 est solidaire extérieurement d'un soufflet 3 terminé par une plaque annulaire d'embout 4. Cette plaque annulaire 4 tournant avec l'élément tubulaire 1, est en contact sur ses faces opposées avec des tresses d'étanchéité annulaires 5 pressés contre elles par des ressorts 6 logés dans des cavités ménagées dans le boîtier d'extrémité 2. Un conduit 7 débouchant à l'intérieur du boîtier 2, fait communiquer l'intérieur du tube 1 avec des moyens d'injection ou d'évacuation de fluides (non représentés). L'utilisation d'un soufflet permet de compenser au moins en partie les débattements longitudinaux ou transversaux qui peuvent animer l'extrémité du tube tournant par rapport au boîtier d'extrémité fixe et de maintenir sensiblement l'étanchéité de la connexion. Cependant, la plaque annulaire 4 reste soumise malgré tout à certains déplacements transversaux. Les tresses d'étanchéité de ce fait sont soumises à des efforts de torsion et perdent rapidement leur efficacité. Le dispositif de raccordement étanche d'un boîtier fixe coiffant l'extrémité d'un élément tubulaire tournant autour d'un axe de rotation selon l'invention, évite les inconvénients mentionnés ci-dessus. Il comporte un soufflet fixé extérieurement à l'élément tubulaire, une bague annulaire fixée à l'extrémité du soufflet, pourvue d'un épaulement radial, un bride annulaire formant étrier reliée au boîtier fixe et susceptible d'un certain débattement radial par rapport à lui, au moins un joint d'étanchéité annulaire interposé entre la bague annulaire et la bride et des moyens élastiques interposés entre le boîtier fixe et la bride, pour presser ce dernier contre le joint d'étanchéité. Avec cet agencement, chaque joint d'étanchéité travaille en compression quels que soient les déplacements longitudinaux ou transversaux que subit la bague à l'extrémité du soufflet en raison de possibles excentrements ou d'élongations d'origine thermique de l'élément tubulaire. Suivant un mode de réalisation, le dispositif comporte un (ou plusieurs) conduit(s) connecté(s) à la pièce fixe pour l'injection ou l'évacuation d'un fluide. Il peut comporter aussi des moyens de dérivation pour former une gaine de fluide autour d'une partie au moins de la longueur de l'élément tubulaire. Un tel agencement est utile par exemple quand la température du fluide injecté est différente de la température à l'intérieur de l'élément tubulaire. C'est le cas par exemple si le l'élément tubulaire est un élément d'un four où l'on introduit à une extrémité de l'élément tubulaire un ou plusieurs fluides moins chauds que lui. On peut ainsi limiter la transmission de la chaleur interne vers le boîtier fixe, le soufflet et les joints d'étanchéité. Les moyens de dérivation peuvent comporter par exemple une portion de tube fixe autour d'une partie terminale de l'élément tubulaire. Le dispositif selon l'invention peut être appliqué par exemple au raccordement de moyens d'injection ou d'évacuation de fluides à un four tournant, un appareil rotatif de traitement d'effluents chargés de substances polluantes, etc. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un modes de réalisation décrit à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés où - la Fig. 1 montre un exemple connu de dispositif de raccordement; et - la Fig.2 montre une vue partielle en coupe longitudinale du dispositif de raccordement selon l'invention. Le dispositif représenté à la Fig.2, permet le raccordement étanche d'un élément tubulaire tournant 1 à un boîtier fixe 2 coiffant une extrémité de cet élément. Un manchon 7 est disposé extérieurement au tube 1 et relié à lui par l'intermédiaire de joints d'étanchéité 8. Un tube cannelé ou soufflet 9 présentant une certaine flexibilité autant axiale que radiale, de section supérieure à celle du tube 1, est fixé à une première extrémité au manchon 7. A son extrémité opposée, est fixée une bague 10 pourvue d'un épaulement annulaire 11. Le dispositif comporte une bride annulaire 12 formant étrier comprenant une partie annulaire 13 parallèle à l'axe du tube 1, qui fait face à la bague 10, terminée par un épaulement ou talon 14 opposé à l'épaulement annulaire 11, ainsi qu'une pièce de fixation 15 perpendiculaire à la partie annulaire, pourvue d'une lumière allongée 16. Des vis de fixation 17 passant au travers de la lumière 16 permettent d'assujettir la bride au boîtier 2 en lui laissant une certaine latitude de déplacement radial. Une ou plusieurs tresses d'étanchéité 18 sont disposées entre la bague 10 et la partie annulaire 13 de la bride 12, bordées latéralement par l'épaulement annulaire 1 1 et le talon 14 de la bride. Entre la face extérieure de la plaque 13 et une face en regard du boîtier fixe 2, est interposé un moyen élastique 19 de rappel de la bride 12 en position d'application contre les tresses d'étanchéité 18. Ce mode d'assemblage autorise les débattements longitudinaux de la bague 10 avec une plus ou moins grande compression des tresses 18 entre l'épaulement annulaire 1 1 et le talon 14 de la bride, ainsi que les débattements latéraux par un recul possible de la bride 12 contrôlé par les moyens élastiques 19. Les tresses d'étanchéité 18 se trouvent enfermées dans un espace délimité sur quatre faces par la bague 10 et la bride 12 et ne sont soumises à aucune torsion ou cisaillement susceptible de les déchirer rapidement. Le boîtier 2 comporte des moyens de fixation d'un conduit 20 d'injection de fluide à l'intérieur du tube tournant 1 ou d'évacuation de fluide hors de ce même tube, selon les applications envisagées. Dans le cas où la température du fluide injecté est inférieure à celle régnant dans le tube tournant (cas d'un four tournant par exemple), on peut l'utiliser pour créer une gaine fluide de protection thermique du dispositif de raccordement. A cet effet, le dispositif peut comporter une portion de tube 21 de section intermédiaire entre la section intérieure du soufflet 9 et la section du tube tournant 1. Cette portion de tube 21 est fixée au boîtier 2. Elle recouvre le tube tournant 1 sur une partie de sa longueur, si bien que le fluide introduit par le conduit 20 ne peut y pénétrer qu'après contournement de cette portion de tube 21. La gaine fluide circulant entre la portion de tube 21 et le tube tournant 1, évite la propagation directe de la chaleur vers les différentes pièces du dispositif de raccordement et notamment vers les tresses d'étanchéité 18. REVENDICATIONS 1) Dispositif de raccordement étanche d'un boîtier fixe (2) coiffant au moins une extrémité d'un élément tubulaire (1) tournant autour d'un axe de rotation, comportant un soufflet (9) fixé extérieurement à l'élément tubulaire (1), caractérisé en ce qu'il comporte une bague annulaire (10) fixée à l'extrémité du soufflet (9), pourvue d'un épaulement radial (11), une bride annulaire (12) reliée au boîtier fixe (2) et susceptible d'un certain débattement radial par rapport à lui, au moins un joint ou tresse d'étanchéité annulaire (18) interposé entre la bague annulaire (10) et la bride (12) et des moyens élastiques (19) interposés entre le boîtier fixe (2) et la bride (12) pour presser ce dernier contre le dit joint d'étanchéité (18). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bride annulaire (12) comporte une partie annulaire (13) parallèle à l'axe du tube (1), qui fait face à la bague (10), terminée par un talon (14) opposé à l'épaulement annulaire (11), ainsi qu'une pièce de fixation (15) perpendiculaire à la partie annulaire, pourvue d'une lumière allongée (16) traversée par les moyens de fixation (17) comportant des vis de fixation passant au travers de la lumière (16). 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité étant disposé entre la bague (10) et la partie annulaire (13) de la bride (12), bordé latéralement par l'épaulement annulaire (11) et le talon (14) de la bride. 4) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un conduit (20) connecté au boîtier fixe (2) pour l'injection ou l'évacuation d'un fluide. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de dérivation (21) pour former une gaine de fluide autour d'une partie au moins de la longueur de l'élément tubulaire, à partir du dit fluide injecté ou évacué. 6) Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de dérivation (21) comportent une portion de tube fixe autour d'une partie terminale de l'élément tubulaire (1). 7) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'élément tubulaire (1) est un élément d'un four tournant. 8) Application du dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 à la connexion de moyens d'injection ou d'évacuation de fluides à un four tournant. 9) Application du dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 à la connexion de moyens d'injection ou d'évacuation de fluides à un appareil rotatif de traitement d'effluents chargés de substances polluantes.