Brevet FR2778123A1 — publié le 19991105

La présente invention concerne les têtes de lavage haute pression, destinées notamment au lavage intérieur des citernes et réservoirs, au moyen de jets d'eau à haute pression, déplacés suivant deux axes de rotation perpendiculaires l'un par rapport à l'autre, permettant ainsi le balayage de l'ensemble de la paroi interne des citernes ou réservoirs à nettoyer. Ces têtes de lavage sont notamment utilisables dans les domaines du transport routier et ferroviaire (nettoyage des camions- citerne et wagons-citerne), et des industries chimique, pharmaceutique et agro-alimentaire. D'une manière généralement connue (voir par exemple le brevet français N 2183918) une telle tête de lavage haute pression comprend un boîtier monté tournant autour d'un axe vertical suivant lequel est disposé un arbre vertical creux, servant de conduit d'arrivée d'eau sous pression. L'eau pénètre ainsi dans la tête jusqu'à un joint tournant, puis elle parcourt un arbre tubulaire horizontal, monté tournant à l'intérieur du boîtier. Cet arbre tubulaire traverse au moins une paroi latérale du boîtier et il porte, à une extrémité située à l'extérieur dudit boîtier, un support évidé portant au moins une buse d'éjection d'eau, et de préférence au moins deux buses (diamétralement opposées). Lors du fonctionnement de la tête de lavage, le support des buses, et son arbre horizontal, sont entraînés en rotation par effet de réaction des jets d'eau issus des buses. L'arbre horizontal du support des buses porte un premier pignon, solidaire en rotation de cet arbre, qui vient en prise avec un deuxième pignon d'axe horizontal, solidaire en rotation d'une vis sans fin en prise avec une roue tangente, elle-même solidaire de l'arbre vertical creux servant de conduit d'arrivée d'eau, et constituant aussi l'axe vertical de rotation de la tête de lavage. Ces engrenages assurent, à partir de la rotation du support des buses autour de son axe horizontal, la rotation de l'ensemble de la tête de lavage autour de son axe vertical, de sorte que I'on obtient (sans aucune motorisation) une double rotation, suivant deux axes perpendiculaires l'un à l'autre. Une telle tête de lavage comporte encore, de façon connue, des moyens de freinage qui limitent la vitesse de rotation du support de buses pour, d'une part, ne pas engendrer une usure excessive et, d'autre part, obtenir un effet de lavage correct. Dans une réalisation particulière, les moyens de freinage sont de type magnétique, et encore plus particulièrement basés sur le principe des freins à courants de Foucault, ce qui permet d'opérer un freinage sans frottement, donc sans usure, et d'obtenir un freinage insensible aux variations de température. Un problème encore rencontré avec les têtes de lavage haute pression, ici considérées, est leur étanchéité notamment au niveau du joint tournant, prévu à la jonction de l'arbre vertical creux servant de conduit d'arrivée d'eau sous pression, et de l'arbre tubulaire horizontal qui porte le support des buses. Jusqu'à présent, on utilisait des joints d'étanchéité annulaires "haute pression", logés dans des gorges fermées du joint tournant. Afin de mettre en place les joints d'étanchéité dans ces gorges fermées, il était nécessaire de les déformer en "haricot". Lors de cette opération de montage, on prend le risque de blesser les joints "haute pression", ce qui a pour effet de diminuer leur efficacité, ainsi que leur durée de vie. De plus, cette manipulation délicate nécessite 15 à 20 minutes pour chaque joint. La présente invention vise à éviter les inconvénients précédemment exposés, et elle a donc pour but d'améliorer l'étanchéité intérieure des têtes de lavage haute pression du type concerné, tout en facilitant le remplacement périodique des joints "haute pression". A cet effet, dans la tête de lavage haute pression objet de l'invention, le joint tournant possède un corps central qui présente des gorges annulaires ouvertes vers l'extérieur, sur ses faces recevant l'arbre vertical creux servant de conduit d'arrivée d'eau et l'arbre tubulaire horizontal qui porte le support des buses, ces gorges ouvertes recevant respectivement des joints d'étanchéité annulaires "haute pression", tandis que sont prévus des flasques annulaires de fermeture appliqués et fixés de façon démontable contre les faces précitées du corps central du joint tournant, pour fermer lesdites gorges et retenir les joints d'étanchéité logés dans ces gorges. Ainsi, les joints d'étanchéité annulaires "haute pression" sont logés dans des gorges ouvertes, usinées dans le corps du joint tournant, de telle sorte que la mise en place de ces joints d'étanchéité se fait à la main, sans outils spéciaux (autres que les clés nécessaires au dévissage et revissage des flasques amovibles) et surtout sans déformation des joints d'étanchéité, I'opération de remplacement d'un joint ne nécessitant que quelques secondes. Le montage des joints d'étanchéité sans déformation garantit leur efficacité et leur longévité. Suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, les flasques amovibles de fermeture des gorges annulaires, recevant les joints d'étanchéité "haute pression", portent intérieurement des paliers de guidage en rotation de l'arbre vertical creux servant de conduit d'arrivée d'eau et de l'arbre tubulaire horizontal qui porte le support de buses. Cette localisation des paliers permet d'aligner au plus près les arbres, d'une part, et les joints d'étanchéité "haute pression", d'autre part, et cet alignement précis est une condition primordiale au regard de l'efficacité et de la durée de vie des joints "haute pression". Selon une caractéristique complémentaire de l'invention, le joint tournant est monté, dans le boîtier de la tête de lavage, à l'intérieur d'un compartiment qui lui est propre, dont la paroi supérieure est traversée par I'arbre vertical creux avec interposition d'au moins un joint annulaire à lèvre réalisant une étanchéité complémentaire "basse pression", et dont une paroi latérale est traversée par l'arbre tubulaire horizontal qui porte le support des buses, avec interposition d'au moins un autre joint annulaire à lèvre réalisant une étanchéité complémentaire "basse pression". Avantageusement, le compartiment logeant le joint tournant possède une autre paroi latérale commune avec une face latérale du boîtier de la tête de lavage, et des trous d'évacuation des fuites sont ménagés dans cette paroi commune. L'isolation du joint tournant dans un compartiment indépendant, et l'étanchéité complémentaire assurée par des joints "basse pression", permet de ne pas polluer la partie mécanique de la tête de lavage, en cas de fuite accidentelle au niveau des joints "haute pression". Les joints "basse pression" isolent ledit compartiment vis-à-vis de la partie mécanique, incluant les pignons ainsi que les moyens de freinage, et les fuites des joints "haute pression" sont délestées vers l'extérieur par les trous d'évacuation, pratiqués dans la paroi commune au boîtier de la tête de lavage et audit compartiment. L'invention sera de toute façon mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de cette tête de lavage haute pression: Figure 1 est une vue générale, montrant une tête de lavage conforme à la présente invention, introduite dans une citerne; Figure 2 est une vue en coupe verticale, suivant 1-11 de figure 1, de la tête de lavage objet de l'invention; Figure 3 représente, en perspective partiellement éclatée, le joint tournant de cette tête de lavage. La tête de lavage haute pression, désignée dans son ensemble par le repère 1, est prévue pour être fixée à la base d'un tube vertical 2 de support et d'alimentation en eau sous pression, et pour être introduite à I'intérieur d'une citerne 3 ou d'un réservoir à nettoyer - voir figure 1. La tête de lavage 1 comprend un boîtier 4, monté tournant autour d'un axe vertical 5, et elle comporte, à l'extérieur du boîtier 4, deux buses 6 portées par un support commun 7 tournant autour d'un axe horizontal 8 lié au boîtier 4. Ainsi, en cours de fonctionnement, la tête de lavage 1 émet deux jets d'eau 9 à haute pression, diamétralement opposés, qui sont déplacés suivant les deux axes 5 et 8 perpendiculaires entre eux, de manière à balayer la totalité de la paroi interne de la citerne 3 à laver. La tête de lavage 1 comporte un arbre vertical creux fixe 10, servant de conduit d'arrivée de l'eau, qui est monté suivant l'axe vertical 5 et est raccordé par son extrémité supérieure, en cours d'utilisation, à l'extrémité inférieure du tube vertical 2 de support et d'alimentation en eau sous pression. L'arbre vertical creux 10 est monté tournant relativement au boîtier 4, suivant l'axe vertical 5, par l'intermédiaire d'un palier 11 prévu dans la partie supérieure du boîtier 4, qui est traversée par cet arbre 10. Suivant l'axe horizontal 8, est monté tournant un arbre tubulaire 13, dont une extrémité traverse une paroi latérale 12 du boîtier 4. Cette extrémité extérieure de l'arbre 13 porte le support 7, évidé, lequel porte lui-même les deux buses 6. Sur l'arbre tubulaire 13, à l'intérieur du boîtier 4, est calé un premier pignon 14, en prise avec un deuxième pignon 15 d'axe horizontal 16, qui surmonte le premier pignon 14. L'axe 16 du deuxième pignon 15 porte encore une vis sans fin 17, venant en prise avec une roue tangente 18 d'axe vertical, solidaire de l'arbre vertical 10. Grâce à cet ensemble d'engrenages, la rotation des buses 6 autour de l'axe horizontal 8, suivant la flèche F1, résultant de l'effet de réaction des jets d'eau 9, est accompagnée d'une rotation de l'ensemble de la tête de lavage 1 autour de l'axe vertical 5, suivant la flèche F2, la tête 1 tournant autour de l'arbre vertical creux 10. Dans sa partie inférieure, le boîtier 4 de la tête de lavage renferme un dispositif de freinage 19 à courants de Foucault, qui comprend un rotor 20 constitué de plusieurs aimants montés côte à côte, dont les polarités sont alternées. Le rotor 20 est entraîné en rotation, à partir de l'arbre tubulaire horizontal 13, par l'intermédiaire d'un pignon 21 lui-même entraîné par un couple de pignons 22, mû par le premier pignon 14. Le rotor 20 tourne à l'intérieur d'une cloche métallique 23, liée au boîtier 4 et ainsi bloquée en rotation. La cloche 23 est maintenue dans le boîtier 4 au moyen de vis 24, qui permettent de régler sa position axiale, de telle sorte que ladite cloche 23 coiffe plus ou moins le rotor 20, générant ainsi plus ou moins de courants de Foucault. Ainsi, le dispositif de freinage 19 permet, par son réglage à l'aide des vis 24, d'augmenter ou de diminuer à volonté la vitesse de rotation de l'arbre 13, donc du support 6 et des buses 7, autour de l'axe horizontal 8. La tête de lavage 1 comprend un joint tournant 25, logé à l'intérieur d'un compartiment spécifique 26 et assurant le raccord entre I'arbre vertical creux 10 servant de conduit d'arrivée d'eau, d'une part, et l'arbre tubulaire horizontal 13, d'autre part. Le compartiment 26 est délimité notamment par: - une paroi supérieure 27 traversée par l'arbre vertical creux ; - une paroi latérale 28 traversée par l'arbre tubulaire horizontal 13; - une paroi latérale confondue avec une portion d'une paroi latérale 29 du boîtier 4, et se situant à l'opposé de la paroi latérale 12 du boîtier 4 traversée par l'arbre tubulaire horizontal 13; - une paroi inférieure 30. Comme le montrent les figures 2 et surtout 3, le joint tournant se compose d'un corps central 31 de forme extérieure parallêlépipédique, évidé intérieurement, et de trois flasques annulaires 32, 33 et 34. La face supérieure 35 du corps central 31 reçoit l'extrémité inférieure de l'arbre vertical creux 10. Le corps central 31 est aussi traversé de part en part, d'une face latérale 36 à la face latérale opposée 37, par l'arbre tubulaire horizontal 13, dont le conduit intérieur 38 débouche par au moins un orifice 39 dans l'évidement du corps central 31. Les trois faces 35, 36 et 37, précédemment définies, du corps central 31 présentent chacune une gorge annulaire ouverte, telle que la gorge 40 bien visible sur la figure 3. Ces gorges reçoivent, respectivement, trois joints d'étanchéité annulaires "haute pression" 41, 42 et 43. Les trois flasques 32, 33 et 34 sont appliqués contre les faces respectives 35, 36 et 37 du corps central 31, et sont fixés à ce corps 31 au moyen de vis 44, de manière à fermer chaque gorge (telle que 40), et à maintenir en place les joints d'étanchéité 41, 42 et 43. En outre, chaque flasque 32, 33 ou 34 comporte, intérieurement, une bague-palier respectivement 45, 46 et 47. Ainsi, la première bague- palier 45 assure le guidage en rotation relativement à l'arbre vertical creux 10, tandis que les deux autres bagues-paliers 46 et 47 assurent le guidage en rotation de l'arbre tubulaire horizontal 13. Un joint annulaire à lèvre 48 est encore monté, à la traversée de la paroi supérieure 27 du compartiment 26 par l'arbre vertical creux 10. De manière analogue, un joint annulaire à lèvre 49 est monté à la traversée de la paroi latérale 28 du compartiment 26 par l'arbre tubulaire horizontal 13. Les deux joints à lèvre 48 et 49 réalisent une étanchéité "basse pression", et isolent le compartiment 26, donc le joint tournant 25, visà- vis du restant de l'intérieur du boîtier 4. Enfin, des trous 50 sont pratiqués dans la paroi latérale du compartiment 26 constituée par une portion de la paroi latérale 29 du boîtier 4, ceci pour l'évacuation des fuites éventuelles des joints d'étanchéité "haute pression" 41, 42 et 43. On notera que, d'une manière non représentée en détail, cette paroi latérale 29 du boîtier 4 est réalisée sous la forme d'un couvercle démontable, pour donner accès au compartiment 26 notamment en vue du remplacement périodique des joints d'étanchéité 41, 42 et 43. Ce remplacement s'effectue de manière aisée et rapide, et sans déformation des joints, grâce à la structure du joint tournant 25. Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette tête de lavage haute pression qui a été décrite ci- dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe, quels5 que soient notamment la forme extérieure du boîtier 4, le nombre des buses 6 ou les détails des engrenages et des moyens de freinage. REVENDICATIONS 1 - Tête de lavage haute pression, destinée notamment au lavage intérieur des citernes et réservoirs, la tête de lavage (1) comprenant un boîtier (4) monté tournant autour d'un axe vertical (5), suivant lequel est disposé un arbre vertical creux fixe (10) servant de conduit d'arrivée d'eau sous pression, raccordé par un joint rotatif (25) à un arbre tubulaire horizontal (13) monté tournant à l'intérieur du boîtier (4) et traversant au moins une paroi latérale (12) de ce boîtier (4), I'arbre tubulaire horizontal (13) portant, à une extrémité située à l'extérieur dudit boîtier (4), un support évidé (7) portant au moins une buse (6) d'éjection d'eau, un ensemble d'engrenages (14 à 18) reliant l'arbre tubulaire horizontal (13) à l'arbre vertical creux (10) servant de conduit d'arrivée d'eau, de manière à assurer la rotation (F2) de l'ensemble de la tête de lavage (1) autour de I'axe vertical (5) à partir de la rotation (F1) de l'arbre tubulaire horizontal (13), résultant elle-même de l'effet de réaction des jets d'eau (9) issus des buses (6), des moyens de freinage (19) de cette rotation étant en outre prévus, caractérisée en ce que le joint tournant (25) possède un corps central (31) qui présente des gorges annulaires (40) ouvertes vers I'extérieur, sur ses faces (35,36,37) recevant l'arbre vertical creux (10) servant de conduit d'arrivée d'eau et l'arbre tubulaire horizontal (13) qui porte le support (7) des buses (6), ces gorges ouvertes (40) recevant respectivement des joints d'étanchéité annulaires "haute pression" (41,42,43), tandis que sont prévus des flasques annulaires de fermeture (32,33,34), appliqués et fixés de façon démontable contre les faces précitées (35,36,37) du corps (31) du joint tournant (25) pour fermer lesdites gorges (40) et retenir les joints d'étanchéité (41,42, 43) logés dans ces gorges (40). 2 - Tête de lavage haute pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que les flasques amovibles (32,33,34) de fermeture des gorges annulaires (40), recevant les joints d'étanchéité "haute pression" (41,42,43), portent intérieurement des paliers (45,46,47) de guidage en rotation de l'arbre vertical creux (10) servant de conduit d'arrivée d'eau et de l'axe tubulaire horizontal (13) qui porte le support (7) des buses (6). 3 - Tête de lavage haute pression selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le joint tournant (25) est monté, dans le boîtier (4) de la tête de lavage (1), à l'intérieur d'un compartiment (26) qui lui est propre, dont la paroi supérieure (27) est traversée par l'arbre vertical creux (10) avec interposition d'au moins un joint annulaire à lèvre (48) réalisant une étanchéité complémentaire "basse pression", et dont une paroi latérale (28) est traversée par l'arbre tubulaire horizontal (13) qui porte le support (7) des buses (6), avec interposition d'au moins un autre joint annulaire à lèvre (49) réalisant une étanchéité complémentaire "basse pression". 4 - Tête de lavage haute pression selon la revendication 3, caractérisée en ce que le compartiment (26) logeant le joint tournant (25) possède une autre paroi latérale commune avec une portion d'une paroi latérale (29) du boîtier (4) de la tête de lavage (1), des trous (50) d'évacuation des fuites étant ménagés dans cette paroi commune (29).