Brevet FR2830067A1 — publié le 20030328

DISPOSITIF D'ETANCHEITE D'ARBRE ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif d'étanchéité d'arbre (un conditionnement à lèvres) conçu pour être mis en contact glissant avec une surface circonférentielle extérieure d'un arbre en rotation de façon à empêcher la fuite d'un fluide le long de la surface circonférentielle extérieure, le dispositif d'étanchéité d'arbre étant efficace lorsqu'il est utilisé dans un compresseur destiné à un réfrigérateur à compression de vapeur. 2. Description de la technique apparentée Dans un dispositif d'étanchéité d'arbre (conditionnement à lèvres) destiné à un compresseur conforme à une invention décrite dans la publication de brevet non examiné japonais (Kokai) No 11-270 696, la fuite d'un réfrigérant (en particulier un réfrigérant liquide et une huile de lubrification) vers l'extérieur d'un carter le long d'une surface circonférentielle extérieure d'un arbre en rotation (arbre) est empêchée en utilisant une action de pompage, engendrée par la rotation de l'arbre en rotation, en formant des rainures en spirale dans une surface de glissement d'un conditionnement de lèvres en résine qui est conçu pour être amené en contact glissant avec l'arbre en rotation. On notera que l'action de pompage représente une action dans laquelle un fluide (dans ce cas un réfrigérant liquide et une huile de lubrification) résidant dans les rainures en spirale se déplace le long des rainures en spirale lorsqu'il est soumis à une force engendrée en raison d'une force de frottement, générée au niveau de la face de contact entre le réfrigérant et l'arbre en rotation, dans le même sens que le sens de rotation de l'arbre, comme on peut le voir dans une pompe à vis. Cependant, comme la fonction d'étanchéité de l'arbre qui utilise l'action de pompage impose que le sens d'enroulement des rainures en spirale soit opposé au sens de rotation de l'arbre, un compresseur qui tourne dans le sens des aiguilles d'une montre impose un conditionnement à lèvres présentant des rainures en spirale enroulées dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, alors qu'un compresseur qui tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre impose un conditionnement à lèvres présentant des rainures en spirale enroulées dans le sens des aiguilles d'une montre. De ce fait, le conditionnement à lèvres pour le compresseur qui tourne dans le sens des aiguilles d'une montre ne peut pas être communément utilisé comme conditionnement à lèvres pour le compresseur qui tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, et ceci rend non seulement difficile de diminuer le nombre des conditionnements à lèvres stockés mais provoque également un risque qu'un conditionnement à lèvres présentant des rainures enroulées dans le sens des aiguilles d'une montre soit erronément installé dans un compresseur qui tourne dans le sens des aiguilles d'une montre lors de l'installation des conditionnements à lèvres dans les compresseurs. RESUME DE L'INVENTION L'invention est réalisée au vu de la situation citée précédemment, et un but de celle-ci est de fournir un conditionnement à lèvres puisse peut être communément utilisé pour des compresseurs qui tournent dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse, respectivement. En vue d'atteindre le but, conformément à un premier aspect de l'invention, il est fourni un dispositif d'étanchéité d'arbre conçu pour être amené en contact glissant avec une surface circonférentielle extérieure (102a) d'un arbre en rotation (102) d'un compresseur afin d'empêcher la fuite de fluide le long de la surface circonférentielle extérieure (102a), le dispositif d'étanchéité d'arbre étant caractérisé en ce qu'une pluralité de premières rainures (lllb), de secondes et troisièmes rainures (lllc, llld) sont formées dans une surface de glissement (llla) du dispositif d'étanchéité d'arbre qui est amenée en contact avec la surface circonférentielle extérieure (102a), la pluralité de premières rainures étant à la façon de cercles concentriques, les secondes et troisièmes rainures s'étendant de façon à recouper la pluralité de premières rainures (lllb) de telle manière que les angles (a, P) formés entre la pluralité de premières rainures (lllb) et les secondes et troisièmes rainures (lllc, llld), respectivement, deviennent aigus, les secondes et troisièmes rainures (lllc, llld) étant en outre formées de telle manière que des droites prolongées (Ll, L2), qui sont prolongées à partir de celles-ci se recoupent, et en ce que la pluralité de premières rainures (lllb) constitue une pluralité de rainures circonférentielles qui est alignée dans une direction axiale lorsque le dispositif d'étanchéité d'arbre est monté sur l'arbre rotatif (102) du compresseur. Conformément à cette conception, lorsque l'arbre en rotation (102) tourne, par exemple, dans un sens indiqué par une flèche représentée sur la figure 3B, du réfrigérant et de l'huile de lubrification s'écoulent dans la seconde rainure (lllc) grâce à une action de pompage, alors que, lorsque l'arbre en rotation (102) tourne dans un sens opposé au sens de rotation indiqué par la flèche, le réfrigérant et l'huile de lubrification s'écoulent dans la troisième rainure (llld) grâce à l'action de pompage. Par conséquent, lorsque le dispositif d'étanchéité d'arbre peut être utilisé à la fois pour un compresseur qui tourne dans le sens des aiguilles d'une montre et un compresseur qui tourne dans le sens inverse, non seulement le nombre des dispositifs d'étanchéité d'arbre stockés peut être diminué, mais la fabrication de produits défectueux attribuée à un montage erroné peut également être empêchée. Conformément à un second aspect de l'invention, il est fourni un dispositif d'étanchéité d'arbre conçu pour être amené en contact glissant avec une surface circonférentielle extérieure (102a) d'un arbre en rotation (102) qui passe au travers d'un carter (101) dont l'intérieur est rempli de fluide, pour empêcher la fuite du fluide le long de la surface circonférentielle extérieure (102a), le dispositif d'étanchéité d'arbre étant caractérisé en ce qu'une pluralité de premières rainures (lllb) et des secondes et troisièmes rainures (lllc, llld) sont formées dans une surface de glissement (llla) du dispositif d'étanchéité d'arbre qui est amenée en contact avec la surface circonférentielle extérieure (102a), la pluralité de premières rainures étant formée sous forme de cercles concentriques, les secondes et troisièmes rainures s'étendant de façon à recouper la pluralité de premières rainures (lllb) de telle manière que des angles (a, P) formés entre la pluralité de premières rainures (lllb) et les secondes et troisièmes rainures (lllc, llld), respectivement, deviennent aigus, les secondes et troisièmes rainures (lllc, llld) étant en outre formées de telle manière que des droites prolongées (Ll, L2), qui sont prolongées à partir de celles-ci se recoupent à l'intérieur du carter (101). Conformément à cette conception, lorsque l'arbre en rotation (102) tourne, par exemple dans un sens indiqué par une flèche représentée sur la figure 3B, le réfrigérant et l'huile de lubrification s'écoulent dans la seconde rainure (lllc) grâce à une action de pompage, alors que lorsque l'arbre en rotation (102) tourne dans un sens opposé au sens de rotation indiqué par la flèche, le réfrigérant et l'huile de lubrification s'écoulent dans la troisième rainure (llld) grâce à l'action de pompage. Par conséquent, comme le dispositif d'étanchéité d'arbre peut être utilisé à la fois pour un compresseur qui tourne dans le sens des aiguilles d'une montre et pour un compresseur qui tourne dans le sens inverse, non seulement le nombre des dispositifs d'étanchéité d'arbre stockés peut être diminué, mais la fabrication de produits défectueux pouvant être attribuée à un montage erroné peut également être empêchée. Conformément à un troisième aspect de l'invention, il est fourni un dispositif d'étanchéité d'arbre conçu pour être amené en contact glissant avec une surface circonférentielle extérieure (102a) d'un arbre en rotation (102) en vue d'empêcher la fuite d'un fluide le long de la surface circonférentielle extérieure (102a), le dispositif d'étanchéité d'arbre étant caractérisé en ce que deux sortes de rainures en spirale (llle) qui sont différentes l'une de l'autre de par les sens selon lesquels les rainures sont enroulées, sont formées dans une surface de glissement (llla) du dispositif d'étanchéité d'arbre qui est amenée en contact avec la surface circonférentielle extérieure (102a). Conformément à cette conception, même si l'arbre en rotation (102) tourne soit dans le sens des aiguilles d'une montre, soit en sens inverse, le réfrigérant et l'huile de lubrification peuvent être empêchés de fuir grâce à l'action de pompage. A ce propos, les références numériques entre parenthèses cidessus appliquées aux moyens respectifs ont pour but de présenter des relations correspondantes avec des moyens spécifiques décrits dans des modes de réalisation de l'invention qui seront décrits plus loin. La présente invention peut être plus complètement comprise d'après la description des modes de réalisation préférés de l'invention, tels qu'ils sont présentés ci-dessous, de même que les dessins annexés. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Sur les dessins : La figure 1 est une vue en coupe d'un compresseur conforme à un mode de réalisation de l'invention, La figure 2A est une vue en coupe d'un dispositif d'étanchéité d'arbre conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, et la figure 2B est une vue de devant d'un premier conditionnement à lèvres, La figure 3A est une vue agrandie d'une partie de la figure 2 qui est entourée d'une ellipse, et la figure 3B est une vue de devant agrandie d'une partie glissante lorsque le dispositif d'étanchéité d'arbre 110 est installé dans le compresseur 100, La figure 4 est une vue de devant d'un premier conditionnement à lèvres conforme à une modification apportée au premier mode de réalisation, Les figures SA, 5B sont des vues de devant du premier conditionnement à lèvres conforme à un second mode de réalisation de l'invention, et La figure 6 est une vue de devant d'un premier conditionnement à lèvres conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES (Premier mode de réalisation) Ce mode de réalisation illustre un dispositif d'étanchéité d'arbre conforme à l'invention qui est appliqué à un compresseur du type à volute connu (appelé ci-après simplement compresseur) 100 destiné à un cycle de réfrigération de véhicule (un conditionnement d'air de véhicule), et la figure 1 représente une vue en coupe du compresseur 100. Sur la figure 1, la référence numérique 101 représente un logement avant (un carter), et la référence numérique 102 représente un arbre (un arbre de rotation) destiné à entraîner en rotation une volute rotative 103. Cet arbre 102 passe par le carter avant 101 et comporte un embrayage électromagnétique (non représenté) monté sur une partie d'extrémité extérieure de celui-ci de façon à recevoir une force d'entraînement provenant d'un moteur (non représenté) en vue d'entraîner un véhicule. L'arbre 102 est supporté avec possibilité de rotation dans le carter avant 101 par un palier 104 installé dans le carter avant 101, et un dispositif d'étanchéité d'arbre 110 est disposé à l'intérieur d'un intervalle formé entre le carter avant 101 et l'arbre 102 en vue d'empêcher la fuite du réfrigérant et de l'huile de lubrification hors du compresseur 100, où le réfrigérant et l'huile de lubrification sont contenus. La figure 2A est une vue en coupe détaillée du dispositif d'étanchéité d'arbre 110, et la référence numérique 111 représente un premier conditionnement à lèvres conçu pour être amené en contact glissant avec une surface circonférentielle extérieure 102a de l'arbre 102 principalement pour l'étanchéité du réfrigérant et de l'huile de lubrification qui tentent de fuir hors du compresseur 100 le long de la surface circonférentielle extérieure 102a. La référence numérique 112 représente un second conditionnement à lèvres conçu pour être amené en contact glissant avec la surface circonférentielle extérieure 102a principalement pour l'étanchéité avec le réfrigérant gazeux. A ce propos, dans ce mode de réalisation, le premier conditionnement à lèvres 111 est fait d'une matière plastique au fluor, et le second conditionnement à lèvres est fait d'un caoutchouc nitrile. En outre, la référence numérique 113 représente un noyau métallique destiné à retenir la forme du second conditionnement à lèvres 112, et le second conditionnement à lèvres 112 est cuit sur le noyau 113. La référence numérique 114 représente une bague d'appui métallique destinée à limiter une augmentation excessive de la résistance glissante (force de frottement) qui pourrait apparaître lorsque le second conditionnement à lèvres 112 est excessivement pressé par de la pression à l'intérieur du compresseur 100. La référence numérique 115 représente une bague de fixation métallique destinée à fixer le premier conditionnement à lèvres 111 sur le second conditionnement à lèvres 112 en pressant la première bague à lèvre 111 vers la bague d'appui 114, et cette bague de fixation 115 est fixée au noyau 113 par serrage (déformation plastique) d'une partie 113a du noyau 113 depuis un état indiqué par les lignes à trait et deux points alternés jusqu'à un état indiqué par des lignes continues. En outre, la référence numérique 116 représente un circlip destiné à fixer le dispositif d'étanchéité d'arbre 110 sur le carter avant 101. La figure 2B est une vue de devant représentant le premier conditionnement à lèvres 111 (le premier conditionnement à lèvres 111 avant qu'il ne soit fixé sur le second conditionnement à lèvres 112) seul et, formé dans une surface de glissement llla (se référer à la figure 2A) du premier conditionnement à lèvres 111 qui est conçu pour être amené en contact avec la surface circonférentielle extérieure 102a de l'arbre 102, se trouve une pluralité de premières rainures lllb formée à la façon de cercles concentriques et des secondes et troisièmes rainures lllc, llld qui s'étendent de façon à recouper la pluralité de premières rainures lllb de telle manière que des angles a, ss formés entre la pluralité de premières rainures lllb et les secondes et troisièmes rainures lllc, llld, respectivement, deviennent aigus (0 On notera que les premières à troisièmes rainures lllb à llld sont formées par la prévision de découpes avec un outil tel qu'un outil de coupe dans une surface de glissement llla d'un premier conditionnement à lèvres 111 qui est estampé, en forme de beignet, à partir des matières plastiques au fluor en feuille, grâce à un pressage avant que le premier conditionnement à lèvres 111 ne soit fixé au second conditionnement à lèvres 112 (dans un état indiqué sur la figure 2B). Grâce à cela, seules les lignes de coupe existent dans le premier conditionnement à lèvres 111 avant qu'il ne soit fixé au second conditionnement à lèvres 112 à des positions correspondant aux premières à troisièmes rainures lllb à llld, et ce n'est que lorsque le premier conditionnement à lèvres 111 est fixé au second conditionnement à lèvres 112 et que le dispositif d'étanchéité d'arbre 110 est installé dans le compresseur 100 (c'est-à-dire avant que la surface de glissement llla du premier conditionnement à lèvres 111 vienne en contact avec la surface circonférentielle extérieure 102a de l'arbre 102) que les lignes de coupe s'ouvrent pour former des rainures en V et deviennent alors une pluralité de premières rainures lllb qui constitue une pluralité de rainures circonférentielles qui est alignée de façon concentrique dans une direction axiale comme indiqué sur la figure 3A. En plus, la figure 3A est une vue agrandie de la partie entourée par une ellipse sur la figure 2A, et la figure 3B est une vue de devant agrandie de la partie de glissement llla lorsque le dispositif d'étanchéité d'arbre 110 est installé dans le compresseur 100. Comme indiqué sur la figure 3B, les secondes et troisièmes rainures lllc, llld sont formées de telle manière que des droites prolongées Ll, L2 sont prolongées à partir de celles-ci se recoupent à l'intérieur du compresseur 100 lorsque le dispositif d'étanchéité d'arbre 110 est installé dans le compresseur 100. Les"droites prolongées Ll, L2 qui sont prolongées à partir de celles-ci se recoupent à l'intérieur du compresseur 100"signifient que des droites sur lesquelles les secondes et troisièmes rainures lllc, llld sont inclinées l'une par rapport à l'autre, et comprennent à la fois le cas où un point d'intersection des droites prolongées Ll, L2 n'existe pas sur la surface de glissement llla comme indiqué sur la figure 3B et le cas où le point d'intersection des droites prolongées Ll, L2 n'existe pas sur la surface de glissement llla comme indiqué sur la figure 4. Ensuite, des caractéristiques (la fonction et l'efficacité) du mode de réalisation seront décrites ci-dessous. Dans ce mode de réalisation, comme la pluralité de premières rainures lllb, qui est formée à la façon de cercles concentriques, et les secondes et troisièmes rainures lllc, llld, qui s'étendent pour recouper la pluralité de premières rainures lllb de telle manière que les angles a, P formés entre la pluralité de premières rainures lllb et les secondes et troisièmes rainures lllc, llld, respectivement, deviennent aigus (00 Par conséquent, comme le premier conditionnement à lèvres 111 peut être communément utilisé à la fois pour un compresseur conçu pour tourner dans le sens des aiguilles d'une montre et un compresseur conçu pour tourner dans le sens inverse, non seulement le nombre des premiers conditionnements à lèvres 111 stockés peut être diminué, mais la fabrication de produits défectueux attribuée à un montage erroné peut également être empêchée. On notera que bien que quatre paires de secondes rainures lllc et troisièmes rainures llld soient prévues dans ce mode de réalisation, l'invention n'est pas limitée à ceci. En outre, dans ce mode de réalisation, comme indiqué sur la figure 4, les secondes rainures lllc et les troisièmes rainures llld peuvent se recouper les unes et les autres. (Second mode de réalisation) Alors que les secondes rainures lllc et les troisièmes rainures llld sont complètement indépendantes les unes des autres dans le premier mode de réalisation, dans ce mode de réalisation, comme indiqué sur les figures 5A, 5B, une seconde rainure lllc et une troisième rainure llld sont conçues pour être reliées l'une à l'autre d'un côté où un point d'intersection des droites prolongées Ll, L2, qui sont prolongées à partir de celles-ci, existe. En outre, la figure 5A représente un exemple conçu de telle manière qu'une paire constituée d'une seconde rainure lllc et d'une troisième rainure llld ne se recoupe avec d'autres paires de secondes rainures lllc et de troisièmes rainures llld, alors que la figure 5B représente un exemple conçu de telle manière qu'une paire constituée de la seconde rainure lllc et de la troisième rainure llld se recoupe bien avec d'autres paires constituées des secondes rainures lllc et des troisièmes rainures llld. (Troisième mode de réalisation) Dans ce mode de réalisation, au moins deux de rainures en spirale llle sont formées dans une surface de glissement llla d'un premier conditionnement à lèvres 111 qui sont différentes l'une de l'autre par la direction selon laquelle chaque rainure est enroulée (dans les directions selon lesquelles tournent les rainures). Conformément aux modes de réalisation, même si l'arbre 102 tourne soit dans le sens des aiguilles d'une montre, soit en sens inverse, le réfrigérant et l'huile de lubrification peuvent être retenus grâce à l'action de pompage. Bien que l'invention soit appliquée à un compresseur'dans les modes de réalisation, l'application de l'invention n'est pas limitée à celui-ci mais peut être appliquée à d'autres types d'appareils rotatifs. Bien que l'invention ait été décrite en faisant référence aux modes de réalisation spécifiques choisis dans des buts d'illustration, il sera évident que de nombreuses modifications pourraient être appliquées à ceux-ci, par l'homme de l'art, sans sortir du concept de base et de la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité d'arbre conçu pour être amené en contact glissant avec une surface circonférentielle extérieure (102a) d'un arbre en rotation (102) d'un compresseur afin d'empêcher la fuite d'un fluide le long de ladite surface circonférentielle extérieure (102a), ledit dispositif d'étanchéité d'arbre étant caractérisé en ce que, une pluralité de premières parties de rainures (lllb) et de secondes et troisièmes parties de rainures (lllc, llld) sont formées dans une surface de glissement (llla) dudit dispositif d'étanchéité d'arbre qui est amenée en contact avec ladite surface circonférentielle extérieure (102a), ladite pluralité de premières parties de rainures étant formée sous forme de cercles concentriques, lesdites secondes et troisièmes parties de rainures s'étendant de façon à se recouper avec ladite pluralité de premières rainures (lllb) de telle manière que des angles (a, p) formés entre ladite pluralité de premières parties de rainures (lllb) et lesdites secondes et troisièmes parties de rainures (lllc, llld), respectivement, deviennent aigus, lesdites secondes et troisièmes parties de rainures (lllc, llld) étant en outre formées de telle manière que des droites prolongées (Ll, L2), qui sont prolongées à partir de celles-ci, se recoupent et en ce que ladite pluralité de premières parties de rainures (lllb) constitue une pluralité de rainures circonférentielles qui est alignée dans une direction axiale lorsque ledit dispositif d'étanchéité d'arbre est monté sur ledit arbre en rotation (102) dudit compresseur. 2. Dispositif d'étanchéité d'arbre conçu pour être amené en contact glissant avec une surface circonférentielle extérieure (102a) d'un arbre en rotation (102) qui passe au travers d'un carter (101) dont l'intérieur est rempli de fluide afin d'empêcher la fuite dudit fluide le long de ladite surface circonférentielle extérieure (102a), ledit dispositif d'étanchéité d'arbre étant caractérisé en ce que : une pluralité de premières parties de rainures (lllb) et de secondes et troisièmes parties de rainures (lllc, llld) sont formées dans une surface de glissement (llla) dudit dispositif d'étanchéité d'arbre qui est amenée en contact avec ladite surface circonférentielle extérieure (102a), ladite pluralité de premières parties de rainures étant formée sous forme de cercles concentriques, lesdites secondes et troisièmes parties de rainures s'étendant de façon à recouper ladite pluralité de premières parties de rainures (lllb) de telle manière que les angles (a,) formés entre ladite pluralité de premières parties de rainures (lllb) et lesdites secondes et troisièmes parties de rainures (lllc, llld), respectivement, deviennent aigus, lesdites secondes et troisièmes parties de rainures (lllc, llld) étant en outre formées de telle manière que les droites prolongées (Ll, L2), qui sont prolongées à partir de celles-ci, se recoupent à l'intérieur dudit carter (101). 3. Dispositif d'étanchéité d'arbre conçu pour être amené en contact glissant avec une surface circonférentielle extérieure (102a) d'un arbre en rotation (102) afin d'empêcher la fuite d'un fluide le long de ladite surface circonférentielle extérieure (102a), ledit dispositif d'étanchéité d'arbre étant caractérisé en ce que, deux sortes de parties de rainures en spirale (llle), qui sont différentes l'une de l'autre de par les directions selon lesquelles lesdites parties de rainures sont enroulées, sont formées dans une surface de glissement (llla) dudit dispositif d'étanchéité d'arbre qui est amenée en contact avec ladite surface circonférentielle extérieure (102a).