Brevet FR2765923A1 — publié le 19990115

STRUCTURE DE RETENTION D'HUILE DE LUBRIFICATION AU NIVEAU D'UNE SURFACE COULISSANTE D'UN DISPOSITIF D'ETANCHEITE D'ARBRE DISPOSE A L'INTERIEUR D'UNE CHAMBRE D'HUILE D'UNE POMPE SUBMERSIBLE Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une structure de rétention d'huile de lubrification au niveau de la surface coulissante d'un dispositif d'étanchéité d'arbre disposé à l'intérieur d'une chambre d'huile d'une pompe submersible. Dans une pompe submersible, pour tenir compte de la dilatation de l'huile de lubrification provenant de l'échauffement de la surface coulissante d'un dispositif d'étanchéité d'arbre et de l'échauffement d'un moteur pendant la rotation, on charge l'huile de lubrification dans la chambre d'huile de la pompe en une quantité de sorte que l'huile de lubrification occupe 80 W du volume global de la chambre d'huile et, ainsi, un espace formant réserve d'air est formé au niveau de la partie supérieure de la chambre d'huile. Cependant, lorsque le dispositif d'étanchéité d'arbre est mis en rotation, l'huile de lubrification s'écoule en tourbillon vers la paroi circonférentielle intérieure de la chambre d'huile à cause de la force centrifuge provoquée par la rotation du dispositif d'étanchéité d'arbre, et un espace formant réserve d'air est formé au niveau de la partie centrale de la chambre d'huile. En conséquence, la surface coulissante à lubrifier du dispositif d'étanchéité d'arbre à lubrifier parvient à un état non immergé, résultant en une détérioration de la fonction de lubrification et de refroidissement de la surface coulissante. Afin d'empêcher l'huile de lubrification de se disperser en tourbillon à cause de la force centrifuge, on a utilisé une structure comme le montrent les figures 5 et 6 dans lesquelles un élément formant paroi cylindrique 10' est disposé pour entourer un dispositif d'étanchéité d'arbre 11' ; des plaques-chicanes 10'p sont disposées verticalement le long de la surface circonférentielle intérieure de l'élément formant paroi cylindrique 10' ; et des trous circulaires 13', pour permettre le passage d'huile à travers ces derniers, sont formés dans l'élément formant paroi cylindrique 10' à des emplacements prédéterminés. Dans la structure de lubrification classique, à cause de la rotation d'un ressort à boudin 9' pour presser des bagues d'étanchéité 6, l'huile de lubrification et l'air dans l'espace formant réserve d'air 15' heurtent les plaques-chicanes 10'p disposées verticalement et sont obligés de se mélanger l'un à l'autre à l'intérieur de l'élément formant paroi cylindrique 10', et ainsi de fines bulles sont produites. En conséquence, un mélange d'huile et d'air atteint la surface coulissante 12' entre une surface d'appui flottante 5' et la bague d'étanchéité 6', résultant en une diminution de l'effet de lubrification. Etant donné que l'huile de lubrification s'écoule entre l'intérieur et l'extérieur de l'élément formant paroi cylindrique 10' à travers les trous circulaires 13' formés dans l'élément formant paroi cylindrique 10', l'écoulement de l'huile de lubrification entre l'intérieur et l'extérieur de l'élément formant paroi cylindrique 10' n'est pas uniforme. Cet écoulement non uniforme de l'huile de lubrification et le mélange de l'huile de lubrification et de l'air diminuent fortement l'efficacité du refroidissement de la surface coulissante 12'. Un objectif de la présente invention est de proposer une structure de rétention d'huile de lubrification pour une pompe submersible, laquelle structure empêche l'huile de lubrification de se disperser depuis la partie centrale de la chambre d'huile vers la paroi circonférentielle de cette dernière et qui lubrifie et refroidit, de manière efficace, la surface coulissante du dispositif d'étanchéité d'arbre, sans provoquer le mélange de l'air dans l'huile de lubrification. Pour atteindre l'objectif précédent, la présente invention propose une structure améliorée de rétention d'huile de lubrification d'un dispositif d'étanchéité d'arbre disposé à l'intérieur d'une chambre d'huile d'une pompe submersible. La structure de rétention d'huile de lubrification est caractérisée en ce qu'un élément formant paroi cylindrique est disposé pour entourer un dispositif d'étanchéité d'arbre du type double disposé à l'intérieur d'une chambre d'huile réalisée entre une chambre de moteur et une chambre de pompe ; l'élément formant paroi cylindrique est muni d'un élément de guidage ayant une surface inclinée pour obliger l'huile de lubrification à s'écouler vers le haut d'une manière régulière ; le bord supérieur de l'élément formant paroi cylindrique est situé au-dessus d'une surface coulissante entre une surface d'appui flottante supérieure et une bague d'étanchéité et est en étroite proximité d'un logement côté moteur afin de former un espace annulaire entre le logement côté moteur et le bord supérieur de l'élément formant paroi cylindrique en tant que rainure de sortie d'huile ; le bord inférieur de l'élément formant paroi cylindrique est en contact avec un logement côté pompe ; et une partie découpée est prévue au niveau du bord inférieur de sorte qu'une rainure d'entrée d'huile est formée le long d'une surface de contact entre le bord inférieur de l'élément formant paroi cylindrique et le logement côté pompe. De préférence, l'élément de guidage est une ailette de guidage qui est fixée à la surface circonférentielle intérieure de l'élément formant paroi cylindrique et a une surface inclinée qui s'incline vers le haut dans le sens de rotation d'un arbre de pompe. En variante, l'élément de guidage est un élément en spirale qui forme une spirale pour avoir une surface inclinée qui s'incline vers le haut dans le sens de rotation de l'arbre de pompe. Dans les deux cas, de préférence, une bride fait saillie vers l'intérieur à partir du bord supérieur de l'élément formant paroi cylindrique de sorte qu'un espace annulaire servant de rainure de sortie d'huile est formé entre le dispositif d'étanchéité d'arbre et la bride. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, prise en relation avec les dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue verticale en coupe transversale de la chambre d'huile d'une pompe submersible à laquelle on applique une structure de rétention d'huile de lubrification selon la présente invention la figure 2 est une vue en perspective de l'élément formant paroi cylindrique de la figure 1 la figure 3 est une vue en perspective représentant un autre mode de réalisation d'un évent de guidage utilisé dans la structure de rétention d'huile de lubrification la figure 4 représente encore un autre mode de réalisation dans lequel une bride est fixée à l'élément formant paroi cylindrique de la structure de rétention d'huile de lubrification la figure 5 est une vue verticale en coupe transversale de la chambre d'huile d'une pompe submersible classique ; et la figure 6 est une vue en perspective de l'élément formant paroi cylindrique de la figure 5. DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES On va maintenant décrire des modes de réalisation de la présente invention en se référant aux dessins annexés. Comme le montre la figure 1, une chambre d'huile 3 est réalisée entre une chambre de moteur 1 et une chambre de pompe 2. Un arbre de pompe 4 s'étendant à partir de la chambre de moteur 1 pénètre dans la chambre d'huile 3 afin de pénétrer dans la chambre de pompe 2. Au niveau de la partie supérieure de la chambre d'huile 3, une surface d'appui flottante 5a est disposée pour entourer l'arbre de pompe 4, un jeu prédéterminé existant entre eux, et est fixée à un logement côté moteur lh. Sous la surface d'appui 5a, une bague d'étanchéité supérieure 6a qui est en contact coulissant avec la surface d'appui 5a, et un soufflet 7a, qui est supporté par la bague d'étanchéité supérieure 6a à partir du dos de cette dernière, sont disposés dans cet ordre. Au niveau de la partie inférieure de la chambre d'huile 3, une surface d'appui flottante 5b est disposée pour entourer l'arbre de pompe 4, un jeu prédéterminé existant entre eux, et est fixée à un logement côté pompe 2h. Au-dessus de la surface d'appui 5b, une bague d'étanchéité inférieure 6b, qui est en contact coulissant avec la surface d'appui 5b, et un soufflet 7b, qui est supporté par la bague d'étanchéité inférieure 6b à partir du dos de cette dernière, sont disposés dans cet ordre. Un dispositif supérieur de retenue 8a, qui est ajusté sur les circonférences extérieures de la bague d'étanchéité supérieure 6a et du soufflet 7a afin de les relier d'un seul tenant, ainsi qu'un dispositif inférieur de retenue 8b, qui est ajusté sur les circonférences extérieures de la bague d'étanchéité inférieure 6b et du soufflet 7b afin de les relier d'un seul tenant, sont prévus. Un ressort à boudin 9, pour presser la bague d'étanchéité, est disposé entre les surfaces dorsales des bagues d'étanchéité supérieure et inférieure Ga et 6b par l'intermédiaire des dispositifs de retenue respectifs 8a et 8b, dans un état comprimé. A l'intérieur de la chambre d'huile 3, il y a un l'élément formant paroi cylindrique 10 qui entoure un dispositif d'étanchéité d'arbre 11 du type double ayant la structure précédemment décrite. Comme le montre la figure 2, deux ailettes de guidage G sont fixées à la surface circonférentielle intérieure de l'élément formant paroi cylindrique 10. Chacune des ailettes de guidage G a une surface inclinée qui s'incline vers le haut dans le sens de rotation de l'arbre de pompe 4. Lorsque l'arbre de pompe 4 tourne, l'huile de lubrification s'écoule vers le haut le long des ailettes de guidage G. Par conséquent, à la différence du cas où on utilise des plaques-chicanes, un écoulement vers le haut, bien régulé, est formé sans production d'un mélange d'huile de lubrification et d'air, ce qui pouvait se produire dans l'autre cas à cause de la collision avec les plaques-chicanes. Le bord supérieur de l'élément formant paroi cylindrique 10 est situé au-dessus d'une surface coulissante 12a entre la surface d'appui flottante 5a et la bague d'étanchéité Ga et est en étroite proximité d'un logement côté moteur 1h afin de former un espace annulaire entre le logement côté moteur 1h et le bord supérieur de l'élément formant paroi cylindrique 10. L'espace annulaire sert de rainure de sortie d'huile 13a. Le bord inférieur de l'élément formant paroi cylindrique 10 est en contact avec le logement côté pompe 2h, et des parties découpées sont prévues au niveau du bord inférieur en tant que rainures d'entrée d'huile 13b. L'huile de lubrification est chargée dans la chambre d'huile 3 en une quantité de sorte que l'huile de lubrification occupe 80 W du volume global de la chambre d'huile 3 et, ainsi, un espace formant réserve d'air 15 est formé au-dessus de la surface de l'huile 14. Lorsque la pompe est mise en oeuvre, à cause de la rotation de l'arbre de pompe 4, le ressort à boudin 9, disposé entre les surfaces dorsales des bagues d'étanchéité supérieure et inférieure 6a et 6b tourne également à l'intérieur de l'élément formant paroi cylindrique 10, de sorte que l'huile de lubrification à l'intérieur de l'élément formant paroi cylindrique 10 s'écoule vers le haut le long des surfaces inclinées des ailettes de guidage G. Au même moment, l'huile de lubrification à l'intérieur de la chambre d'huile 3 située à l'extérieur de l'élément formant paroi cylindrique 10 s'écoule dans le côté intérieur de l'élément formant paroi cylindrique 10 par l'intermédiaire des rainures d'entrée d'huile 13b, tandis que la partie de l'huile de lubrification qui s'écoule vers le haut le long des surfaces inclinées des ailettes de guidage G lubrifie les éléments d'étanchéité respectifs. Ainsi, l'huile de lubrification à l'intérieur de l'élément formant paroi cylindrique 10 remplit la surface coulissante côté inférieur 12b et la surface coulissante côté supérieur 12a, de sorte que l'huile de lubrification lubrifie les surfaces coulissantes 12a et 12b et absorbe la chaleur produite à cause du coulissement au niveau des surfaces coulissantes 12a et 12b. Ensuite, l'huile de lubrification s'écoule dans la chambre d'huile 3 à l'extérieur de l'élément formant paroi cylindrique 10 par l'intermédiaire de la rainure de sortie d'huile 13a. Les rainures d'entrée d'huile 13b sont formées au niveau de l'extrémité la plus inférieure de l'élément formant paroi cylindrique 10, tandis que la rainure de sortie d'huile 13a est formée au niveau de l'extrémité la plus supérieure de l'élément formant paroi cylindrique 10. Par conséquent, la circulation précédemment décrite de l'huile de lubrification se produit très doucement. A la différence de la structure classique, aucune plaque-chicane verticale n'est prévue sur la surface intérieure de l'élément formant paroi cylindrique 10. Par conséquent, on ne produit pas de mélange huile et air. Même si on applique la structure précédemment décrite à une pompe submersible qui n'est pas installée de manière fixe et qui vibre, par conséquent, pendant le fonctionnement, l'huile de lubrification forme un écoulement bien régulé, de sorte que l'action de lubrification n'est pas affectée par une force externe. Etant donné que la rainure de sortie d'huile 13a est située au-dessus de la surface coulissante côté supérieur 12a, l'huile de lubrification à l'intérieur de l'élément formant paroi cylindrique 10 s'écoule dans la chambre d'huile 3 à l'extérieur de l'élément formant paroi cylindrique 10 après avoir lubrifié, de façon fiable, la surface coulissante 12a et après avoir absorbé, de façon fiable, la chaleur produite au niveau de la surface coulissante 12a. Par conséquent, à la différence de la structure d'étanchéité classique, dans laquelle l'huile de lubrification et l'air heurtent les plaques-chicanes et se mélangent, l'huile de lubrification ne contenant pas de bulles d'air s'écoule tout en remplissant le dispositif d'étanchéité d'arbre. Par conséquent, l'huile de lubrification est délivrée au niveau de la surface coulissante et est retenue auprès de cette dernière, de sorte que la lubrification est effectuée de manière efficace. De plus, étant donné que la circulation de l'huile de lubrification entre l'intérieur et l'extérieur de l'élément formant paroi cylindrique 10 se produit également doucement, l'effet d'absorption de chaleur et de refroidissement est remarquable. Les ailettes de guidage G de l'élément formant paroi cylindrique 10 peuvent avoir différentes formes. Par exemple, comme le montre la figure 3, on peut utiliser un élément en spirale S fixé à la surface circonférentielle intérieure de l'élément formant paroi cylindrique 10 de sorte que l'élément en spirale S court le long de la surface circonférentielle intérieure de ce dernier. L'élément en spirale S est formé d'un fil ayant une section transversale circulaire ou d'un fil plat, et est enroulé dans le sens de rotation de l'arbre de pompe 4, de sorte qu'une surface inclinée vers le haut est formée. Quand on utilise l'élément en spirale S, l'huile de lubrification à l'intérieur de l'élément formant paroi cylindrique 10 s'écoule vers le haut le long de la spirale et atteint l'élément d'étanchéité, de sorte que l'huile de lubrification s'écoule de façon plus efficace pour réaliser une lubrification efficace. De manière spécifique, à l'intérieur de l'élément formant paroi cylindrique 10, un écoulement bien régulé de l'huile de lubrification est formé et un écoulement de circulation est formé en même temps que l'écoulement à l'extérieur de l'élément formant paroi cylindrique, de sorte que l'effet de lubrification est davantage amélioré. Bien que, dans le mode de réalisation précédemment décrit, l'élément en spirale S ait une structure à spirale unique, dans laquelle un fil unique est formé en spirale, on peut utiliser une pluralité de fils afin de former une structure à spirales multiples. Comme le montre la figure 4, on peut ajouter une bride F au bord supérieur de l'élément formant paroi cylindrique 10, qui est située au-dessus de la surface coulissante 12a entre la surface d'appui flottante supérieure 5a et la bague d'étanchéité 6a. La bride F empêche l'air au niveau de la partie supérieure de la chambre d'huile 3 d'être piégé par l'écoulement de l'huile de lubrification, de sorte que l'air est empêché, de manière plus efficace, de se mélanger à l'huile de lubrification. Les résultats d'une expérience ont révélé que lorsque la bride F n'est pas prévue, une turbulence se produit dans l'écoulement au niveau des extrémités supérieures des ailettes de guidage G et l'air est piégé par l'écoulement, en fonction de la largeur (dimension verticale) de la rainure de sortie d'huile 13a. Cependant, les résultats de l'expérience montrent que lorsque la bride F est prévue, le piégeage de l'air est empêché sans tenir compte de la largeur de la rainure de sortie d'huile 13a. Bien sûr, de nombreuses modifications et variantes de la présente invention sont possibles à la lumière de ce qui précède. Par conséquent, on comprendra que la présente invention puisse être mise en pratique de manière différente de celle décrite de manière spécifique dans ce document, tout en demeurant dans le champ d'application de l'invention. REVENDICATIONS 1. Structure de rétention d'huile de lubrification au niveau de la surface coulissante (12a, 12b) d'un dispositif d'étanchéité d'arbre (11) disposé à l'intérieur d'une chambre d'huile (3) d'une pompe submersible, caractérisée en ce qu'un élément formant paroi cylindrique (10) est disposé pour entourer un dispositif d'étanchéité d'arbre (11) du type double disposé à l'intérieur d'une chambre d'huile (3) réalisée entre une chambre de moteur (1) et une chambre de pompe (2) ; l'élément formant paroi cylindrique (10) est muni d'un élément de guidage (G) ayant une surface inclinée pour obliger l'huile de lubrification à s'écouler vers le haut d'une manière régulière ; le bord supérieur de l'élément formant paroi cylindrique (10) est situé audessus d'une surface coulissante entre une surface d'appui flottante supérieure (5a) et une bague d'étanchéité (6a) et est en étroite proximité d'un logement côté moteur (lh) afin de former un espace annulaire entre le logement côté moteur (lh) et le bord supérieur de l'élément formant paroi cylindrique (10) en tant que rainure de sortie d'huile (13a) ; le bord inférieur de l'élément formant paroi cylindrique (10) est en contact avec un logement côté pompe (2h) ; et une partie découpée est prévue au niveau du bord inférieur de sorte qu'une rainure d'entrée d'huile (13b) est formée le long d'une surface de contact entre le bord inférieur de l'élément formant paroi cylindrique (10) et le logement côté pompe (2h). 2. Structure de rétention d'huile de lubrification au niveau de la surface coulissante (12a, 12b) d'un dispositif d'étanchéité d'arbre (11) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit élément de guidage est une ailette de guidage (G) qui est fixée à la surface circonférentielle intérieure de l'élément formant paroi cylindrique (10) et a une surface inclinée qui s'incline vers le haut dans le sens de rotation d'un arbre de pompe (4). 3. Structure de rétention d'huile de lubrification au niveau de la surface coulissante (12a, 12b) d'un dispositif d'étanchéité d'arbre (11) selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'une bride (F) fait saillie vers l'intérieur à partir du bord supérieur de l'élément formant paroi cylindrique (10) de sorte qu'un espace annulaire servant de rainure de sortie d'huile (13a) est formé entre le dispositif d'étanchéité d'arbre (11) et la bride (F). 4. Structure de rétention d'huile de lubrification au niveau de la surface coulissante (12a, 12b) d'un dispositif d'étanchéité d'arbre (11) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit élément de guidage est un élément en spirale (S) qui forme une spirale pour avoir une surface inclinée qui s'incline vers le haut dans le sens de rotation de l'arbre de pompe (4). 5. Structure de rétention d'huile de lubrification au niveau de la surface coulissante (12a, 12b) d'un dispositif d'étanchéité d'arbre (11) selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'une bride (F) fait saillie vers l'intérieur à partir du bord supérieur de l'élément formant paroi cylindrique (10) de sorte qu'un espace annulaire servant de rainure de sortie d'huile (13a) est formé entre le dispositif d'étanchéité d'arbre (11) et la bride (F).