Brevet FR2853039A1 — publié le 20041001

i L'invention concerne une bague d'étanchéité comprenant un corps de soutien et une lèvre d'étanchéité qui vient en contact avec une pièce de machine à étancher, de préférence un arbre, dans laquelle l'ouverture de 5 passage est dirigée du côté air et présente sur son côté appui un dispositif de refoulement pour le fluide à étancher sur le côté fluide. On connaît des bagues d'étanchéité dans lesquelles la lèvre d'étanchéité est formée par une partie, radialement intérieure et recourbée dans la 10 direction du côté air, d'une plaque d'étanchéité se composant de polytétrafluoréthylène. Le dispositif de refoulement, au moyen duquel le fluide arrivant du côté fluide sous la lèvre d'étanchéité est refoulé, est réalisé comme une spirale. Ainsi, la bague d'étanchéité peut fonctionner seulement dans un sens de rotation. L'invention vise l'objectif de réaliser la bague d'étanchéité du type générique de manière à pouvoir l'utiliser pour les deux sens de rotation ou pour des sens de rotation alternants. Cet objectif est atteint conformément à l'invention avec la bague d'étanchéité du type générique caractérisée en ce que le dispositif de refoulement est réalisé comme une structure hélicoïdale alternante. Dans la bague d'étanchéité conforme à l'invention, le dispositif de 25 refoulement pour le fluide est formé par une structure hélicoïdale alternante, grâce à laquelle le fluide arrivant du côté fluide sous la lèvre d'étanchéité est à nouveau refoulé avec fiabilité vers le côté fluide. En raison de la réalisation hélicoïdale alternante, ce fluide est tout d'abord convoyé en direction de la bordure d'étanchéité, pour être ensuite 30 ramené depuis la bordure d'étanchéité vers le côté fluide. De cette manière, on empêche avec fiabilité que le fluide à étancher parvienne vers le côté air en passant sous la lèvre d'étanchéité. D'autres caractéristiques de l'invention résultent de la description 35 suivante et des dessins. L'invention est expliquée à l'aide de quelques modes de réalisation représentés dans les dessins dans lesquels: - la figure 1 montre une coupe axiale d'une moitié d'une bague d'étanchéité conforme à l'invention; et les figures 2 à 5 montrent respectivement différentes structures de dispositifs de refoulement de la bague d'étanchéité conformément à la figure 1. La bague d'étanchéité est conçue dans le mode de réalisation comme 10 une bague d'étanchéité radiale d'arbre et possède un corps de soutien 1 en forme de cuvette qui peut se composer de métal ou d'une matière plastique dure. Le corps de soutien 1 présente un fond 2 qui s'étend radialement et qui possède une ouverture centrale 3 pour le passage d'un arbre 4 à étancher. Le fond 2 se transforme en une enveloppe 5 15 placée coaxialement à l'arbre 4, laquelle se compose d'un tronçon d'enveloppe radialement extérieur 5a et d'un tronçon d'enveloppe radialement intérieur 5b en retrait. Les deux tronçons d'enveloppe Sa, 5b se transforment l'un dans l'autre. Le tronçon d'enveloppe radialement intérieur 5b est entouré sur son côté extérieur d'une gaine 6 20 qui se compose de matériau élastomère. Cette gaine s'étend sur le côté extérieur du fond 2 et peut aussi recouvrir la face frontale 7 dudit tronçon qui limite l'ouverture de passage 3. Dans la zone du tronçon d'enveloppe 5b, la gaine 6 est munie sur l'extérieur d'un profilé ondulé 8. Dans la position de montage, ce profilé ondulé 8 est déformé 25 élastiquement de sorte que la bague d'étanchéité d'arbre vient en contact d'une manière parfaitement étanche sur la paroi intérieure du compartiment de montage. Avec le tronçon d'enveloppe radialement extérieur 5a, la bague d'étanchéité d'arbre est installée dans le compartiment de montage avec ajustement serré, tandis que la partie de 30 gaine 6 qui entoure le tronçon d'enveloppe 5b forme une étanchéité statique. La partie de gaine 6 qui recouvre sur l'extérieur le fond 2 du corps de soutien 1 possède un gradin 9 qui sépare un tronçon de gaine plus épais 35 d'un tronçon de gaine plus mince 10. Sur le tronçon de gaine plus mince 10 est fixée une partie s'étendant radialement d'une plaque d'étanchéité 11 qui se compose de polyfluorocarbone, de préférence de polytétrafluoréthylène, d'élastomère ou de PTFE modifié aux élastomères (EMP). La plaque d'étanchéité Il est reliée de manière connue au corps de soutien, de préférence par un traitement au plasma. L'extrémité de la plaque d'étanchéité 11, placée radialement à 5 l'intérieur, est cintrée élastiquement vers le côté air 12 et forme la partie d'étanchéité dynamique 13. La partie d'étanchéité 13 empêche que l'huile parvienne jusque vers le côté air 12 sous la partie d'étanchéité 13 depuis le côté huile 14. Pour 10 refouler à nouveau l'huile qui parvient sous la partie d'étanchéité 13 vers le côté huile 14, la partie d'étanchéité est munie d'un dispositif de refoulement 15 sur son côté tourné vers l'arbre 4. Comme cela est encore expliqué à l'aide des figures 2 à 5, le dispositif de refoulement 15 est réalisé comme une structure hélicoïdale alternante grâce à 15 laquelle le fluide qui parvient sous la partie d'étanchéité 13 est convoyé en retour avec fiabilité vers le côté huile 14. Dans le mode de réalisation selon la figure 2, le dispositif de refoulement 15 est formé par des structures ellipsoïdales 16 qui sont 20 ménagées comme renfoncements ou surélévations dans le côté de la partie d'étanchéité 13, tourné vers l'arbre 4. Les structures ellipsoldales 16 sont agencées avec décalage angulaire les unes par rapport aux autres. Dans le mode de réalisation, les grands axes des structures ellipsoïdales voisines 16 sont décalées de 450 les unes par rapport aux 25 autres. Les grands axes de toutes les structures ellipsoidales se recoupent de préférence dans l'axe 17 de la plaque d'étanchéité 11 ou de la partie d'étanchéité 13. En raison des structures ellipsoidales 16 agencées avec décalage angulaire les unes par rapport aux autres, il y a génération de tronçons hélicoïdaux 18, 19 en forme d'arc sur la face 30 intérieure de la partie d'étanchéité 13, lesquels s'étendent vers l'extérieur depuis les points de croisement respectifs 20 à 22 des structures ellipsoidales 16, en se référant à la bordure d'étanchéité 23 de la partie d'étanchéité 13. Les tronçons d'arc 18, 19 s'étendent des points de croisement 20 à 22, respectivement en biais en direction opposée les 35 uns par rapport aux autres, d'o il résulte un système hélicoïdal alternant. Les structures ellipsoidales 16 entourent la bordure d'étanchéité 23 avec une petite distance. Le dispositif de refoulement 15 conformément à la figure 3 est réalisé comme structure sinusoïdale 24 qui s'étend sur la périphérie de la bordure d'étanchéité 23 avec une petite distance. En raison de la 5 réalisation sinusoidale, il résulte dans la direction périphérique de partie d'étanchéité 13, des tronçons d'arc 25, 26 s'étendant respectivement en biais en direction opposée les uns par rapport aux autres qui se rejoignent respectivement les uns dans les autres. Le dispositif de refoulement 15 conformément à la figure 4 est réalisé comme un système hélicoïdal en forme de demi-lune. La partie d'étanchéité 13 est munie sur son côté tourné vers l'arbre 4 d'arcs 27 agencés en répartition sur la périphérie, lesquels présentent respectivement des tronçons rectilignes 28, 29 qui se rejoignent les uns 15 dans les autres via un tronçon d'arc 30. Les tronçons rectilignes 28, 29 s'étendent en divergence en direction du côté huile 14 et forment, à titre d'exemple, un angle obtus entre eux. Les tronçons 30 des arcs 27 sont placés tangentiellement à une bague 20 fermée 31 autour de l'axe 17 de la partie d'étanchéité 13. Cette bague 31 entoure une ouverture de passage 32 pour l'arbre 4. Les arcs 27 sont agencés en étant décalés régulièrement les uns par rapport aux autres sur la périphérie de la partie d'étanchéité 13. Leurs 25 structures rectilignes 28, 29 peuvent se recouper ou être à une certaine distance les unes des autres. En raison des tronçons 28, 29 qui s'étendent radialement vers l'extérieur avec divergence, un système hélicoïdal alternant est également formé dans ce mode de réalisation. Le trajet du fluide qui parvient sous la partie d'étanchéité 13 depuis le côté huile 14 est tracé à titre d'exemple dans la figure 4. Lors du sens de rotation supposé de l'arbre 4, ce fluide se déplace dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, le long du tronçon 28 vers l'intérieur et parvient jusque dans le tronçon en forme d'arc 30. Il forme un point 35 de sommet de l'arc 27. Le tronçon d'arc 30 permet de conduire le fluide jusque dans le tronçon 29 qui convoie le fluide vers le côté huile 14, en l'écartant de la bordure d'étanchéité 23. La structure sinusoïdale conformément à la figure 3 est aussi réalisée 5 de sorte que le fluide qui s'est infiltré retourne à nouveau vers le côté huile 14. Les structures ellipsoïdales 16 du mode de réalisation conformément à la figure 2 font retourner automatiquement le fluide qui s'est infiltré 10 depuis le côté huile 14, de la bordure d'étanchéité 23. La bordure d'étanchéité 23 sur l'extrémité de la partie d'étanchéité 13 est formée par une bague fermée à laquelle vient se raccorder la géométrie hélicoïdale en direction du côté huile 14. Dans le mode de 15 réalisation conformément aux figures 3 et 4, le sommet de la structure respective se trouve sur la bague fermée. La réalisation hélicoïdale en forme de demi-lune conformément à la figure 4 est prévue sur la partie d'étanchéité 13 de manière à s'ouvrir en direction du côté huile 14. Le sommet 30 se trouve dans la zone de la partie d'étanchéité 13 qui est placée sur l'arbre 4. La figure 5 montre un dispositif de refoulement 15 avec système hélicoïdal alternant se composant de tronçons rectilignes 33 à 38 qui 25 s'entrecroisent. Les tronçons 34 et 38 ainsi que les tronçons 35 et 37 se rejoignent les uns aux autres en angle obtus à une certaine distance de la bordure d'étanchéité 23. Ces tronçons divergent de leurs zones de transition 39, 40 en direction de la bordure d'étanchéité 23 qu'ils rejoignent. Les tronçons sont agencés en répartition sur la périphérie de 30 la bordure d'étanchéité 23 et s'entrecroisent à une certaine distance de la bordure d'étanchéité 23. Les points de croisement 41, 42 sont à une distance plus petite de la bordure d'étanchéité que les zones de transition 39, 40. Les zones de transition 39, 40 et les points de croisement 41, 42 se trouvent respectivement sur des cercles autour de 35 l'axe 17 (figure 4) de la partie d'étanchéité 13. A la différence au mode de réalisation selon la figure 4, les tronçons 33 à 38 s'étendent jusque dans la bordure d'étanchéité 23. Dans la zone de la bordure d'étanchéité 23, les tronçons individuels du dispositif de refoulement viennent s'abouter les uns aux autres. En raison du fait que les tronçons 33 à 38 sont placés en angle les uns par rapport aux autres, on obtient un système hélicdidal alternant qui garantit que le fluide parvenant sous la partie d'étanchéité 13 sera à nouveau convoyé en direction du côté huile 14, à l'écart de la bordure d'étanchéité 23. Dans les modes de réalisation décrits, les dispositifs de refoulement 15 s'étendent jusque vers ou à proximité de la bordure d'étanchéité 23. De cette manière, on obtient que la partie d'étanchéité 13 réalisée comme lèvre d'étanchéité est rincée en permanence avec du nouveau fluide, de 15 sorte que le risque d'une formation de calamine est évité ou du moins considérablement diminué. Les arcs ou les segments des dispositifs de refoulement 15 sont réalisés si plats que le fluide est convoyé avec fiabilité vers le côté huile, à l'écart de la bordure d'étanchéité 23. De cette manière une fuite est empêchée de manière fiable. 20 Le dispositif de refoulement peut être monté simplement sur la lèvre d'étanchéité 13 cintrée vers le côté air 12. La bordure d'étanchéité 23 peut être formée par une bague fermée sur l'extrémité de la partie d'étanchéité 13. Le dispositif de refoulement 15 est prévue dans la zone 25 de la partie d'étanchéité 13, par laquelle la partie d'étanchéité 13 est appliquée sur l'arbre 4. Les diverses structures hélicoïdales du dispositif de refoulement 15 peuvent être formées, non seulement par des renfoncements dans la 30 partie d'étanchéité 13, mais aussi par des surélévations correspondantes. Au moins la partie d'étanchéité 13 peut être fabriquée à partir de polyfluorocarbone, en particulier de polytétrafluoréthylène, mais aussi 35 à partir d'un élastomère ou de PTFE modifié aux élastomères (EMP). Revendications 1. Bague d'étanchéité comprenant un corps de soutien et une lèvre d'étanchéité qui vient en contact avec une pièce de machine à étancher, 5 de préférence un arbre, dans laquelle l'ouverture de passage est dirigée du côté air et présente sur son côté appui un dispositif de refoulement pour le fluide à étancher sur le côté fluide, caractérisée en ce que le dispositif de refoulement (15) est réalisé comme une structure hélicoïdale alternante. 2. Bague d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que la structure hélicoïdale alternante est formée par une ou plusieurs structures ellipsoIdales (16) qui s'entrecroisent. 3. Bague d'étanchéité selon la revendication 2, caractérisée en ce que les structures ellipsoidales (16) entourent une ouverture de passage de la lèvre d'étanchéité (13) pour la partie de machine (4). 4. Bague d'étanchéité selon l'une ou l'autre des revendications 2 et 3, 20 caractérisée en ce que les structures ellipsoidales (16) sont agencées sur la périphérie de la lèvre d'étanchéité (13) en décalage angulaire les unes par rapport aux autres. 5. Bague d'étanchéité selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée 25 en ce que les grands axes des structures ellipsoïdales voisines (16) forment un angle aigu entre eux. 6. Bague d'étanchéité selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que les structures ellipsoidales (16) entourent la bordure 30 d'étanchéité (23) de la lèvre d'étanchéité (13) à une certaine distance. 7. Bague d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que la structure hélicoïdale alternante est une structure sinusoïdale (24) qui s'étend à une certaine distance le long de la bordure d'étanchéité (23) de 35 la lèvre d'étanchéité (13). 8. Bague d'étanchéité selon la revendication 7, caractérisée en ce que la structure sinusoïdale (24) s'étend sur la périphérie de la bordure d'étanchéité (23) de la lèvre d'étanchéité (13). 9. Bague d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que la structure hélicoïdale alternante est formée par des structures en forme d'arc et de coin (27) qui s'ouvrent en direction du côté fluide (14). 10. Bague d'étanchéité selon la revendication 9, caractérisée en ce que les structures en forme d'arc et de coin (27) sont agencées en répartition régulière sur la périphérie de la bordure d'étanchéité (23). 11. Bague d'étanchéité selon l'une ou l'autre des revendications 9 et 10, 15 caractérisée en ce que le sommet (30) des structures en forme d'arc et de coin (27) touche une bague fermée (31) qui entoure l'ouverture de passage (32) de la lèvre d'étanchéité (13). 12. Bague d'étanchéité selon l'une des revendications 9 à 11, 20 caractérisée en ce que les structures en forme d'arc et de coin (27) présentent des tronçons (28, 29, 48, 49) divergents en direction du côté fluide (14). 13. Bague d'étanchéité selon la revendication 12, caractérisée en ce que 25 les structures (28, 29) sont rectilignes. 14. Bague d'étanchéité selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisée en ce que le sommet (30) des structures en forme d'arc et de coin (27) est à une certaine distance de la bordure d'étanchéité (23). 30 15. Bague d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que la structure hélicoïdale alternante est formée par des structures rectilignes (33 à 38) qui s'entrecroisent. 16. Bague d'étanchéité selon la revendication 15, caractérisée en ce que les structures (33 à 38) sont placées en angle obtus les unes par rapport aux autres. 17. Bague d'étanchéité selon l'une ou l'autre des revendications 15 et 16, caractérisée en ce que les structures (33 à 38) s'étendent jusque vers la bordure d'étanchéité (23). 18. Bague d'étanchéité selon l'une des revendications 15 à 17, 10 caractérisée en ce que les structures (33 à 38) se recoupent dans la zone de la bordure d'étanchéité (23). 19. Bague d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisée en ce que la lèvre d'étanchéité (13) est une partie d'une 15 plaque d'étanchéité (11) qui se compose de polyfluorocarbone, de préférence de polytétrafluoréthylène. 20. Bague d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisée en ce que la lèvre d'étanchéité (13) est une partie d'une 20 plaque d'étanchéité (11) qui se compose d'un élastomère. 21. Bague d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisée en ce que la lèvre d'étanchéité (13) est une partie d'une plaque d'étanchéité (11) qui se compose de PTFE modifié aux 25 élastomères (EMP). 22. Bague d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisée en ce que la structure hélicoïdale alternante est formée par des renfoncements dans la lèvre d'étanchéité (13). 30 23. Bague d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisée en ce que la structure hélicoïdale alternante est formée par des surélévations de la lèvre d'étanchéité (13).