Brevet FR2859776A1 — publié le 20050318

La présente invention concerne un dispositif d' étanchéité entre une tige ou un arbre et le corps dans lequel il est monté, comprenant une butée solidaire du corps, un ressort, un élément d'étanchéité de liaison avec le ressort, un contre-appui lié au corps et coopérant avec l'élément d'étanchéité. De tels dispositifs d'étanchéité sont connus en principe sous deux formes de réalisation différentes et servent à réaliser l'étanchéité sur des tiges coniques mobiles ou des arbres dans des appareils de commande de levage ou de rotation. Ils sont réalisés et utilisés sous forme de garnitures de presse-étoupe. Dans le premier type connu de dispositifs d'étanchéité, un presse-étoupe réajustable, plusieurs bagues en matière d'étanchéité sont montées entre un corps et un élément. Ces bagues sont généralement fendues obliquement en vue d'un montage plus simple et constituées d'une composition à base de PTFE ou de tissu chargé de graphite ou de graphite comprimé. La pression radiale de serrage nécessaire à la réalisation de l'étanchéité est appliquée axialement par l'intermédiaire d'une pièce de pression et la pression de serrage est réglée par serrage ou desserrage d'un écrou qui coopère avec le corps et est accouplé à la pièce de pression. Les bagues s'appuient à leur extrémité éloignée de la pièce de pression sur une butée qui est fixée au corps ou en fait partie intégrante. L'élément, formé d'une tige, est monté coaxialement à l'intérieur du corps. Un avantage de cette réalisation consiste en ce qu'en cas d'apparition de défaut d'étanchéité, la pression de serrage de l'élément d'étanchéité et ainsi la force d'étanchéité de l'élément d'étanchéité peuvent être rajustées par déplacement de la pièce de pression sans qu'il fasse tout de suite remplacer les bagues. La pièce de pression est déplacée axialement au moyen de l'écrou, un écrou de presse-étoupe, ou d'une pièce de pression à chapeau de presse- étoupe. La deuxième forme de réalisation connue est également constituée d'un corps dans lequel est placé coaxialement un élément, par exemple un arbre. Là aussi, une butée est fixée au corps. A celle-ci est contigu un ressort qui exerce une pression sur un élément d'étanchéité qui agit indirectement ou directement sur un contre-appui formé d'une pièce de pression vissée à fond dans le corps. Il s'agit là d'un presse-étoupe à ressort dont l'élément d'étanchéité présente plusieurs bagues en V généralement constituées d'une composition à base de PTFE. L'élément d'étanchéité est limité vers le ressort par une bague de pression qui s'appuie sur le ressort. La force d'étanchéité proprement dite de l'élément d'étanchéité est produite en premier lieu par la pression intérieure dans le corps, 2859776 2 qui écarte les bagues en V. Le ressort est prévu pour assurer aussi une certaine force d'étanchéité en cas de faibles pressions ou lors de l'établissement de la pression. Le dispositif d'étanchéité fonctionne cependant aussi sans butée ni ressort. La force d'étanchéité est alors produite sur l'élément d'étanchéité seulement par la pression intérieure. Le dispositif d'étanchéité qui présente un ressort a un avantage sur la réalisation réajustable citée en premier, car des forces nettement définies agissent sur l'élément d'étanchéité même en cas de faibles pressions, ce qui est important pour le fonctionnement d'appareils de commande. En outre, le ressort compense une faible usure ou un tassement de la matière d'étanchéité. De plus, le contre-appui maintenu en butée fait que la précontrainte du ressort est fixée par celui-ci, et il ne se produit pas de compression du ressort ni d'endommagement des éléments d'étanchéité par écrasement dû à un trop grand déplacement du contreappui vers le ressort. De tels dispositifs d'étanchéité sont réputés ne pas demander d'entretien et ont à sollicitation égale une durée de service beaucoup plus longue. Un inconvénient de cette construction vis-à-vis des dispositifs d'étanchéité réajustables est qu'en cas d'apparition de défaut d'étanchéité, il faut changer à bref délai les éléments d'étanchéité. Contrairement au cas du dispositif d'étanchéité réajustable cité en premier, il n'existe pas en cas de défaut d'étanchéité de possibilité de compression provisoire des éléments d'étanchéité pour un maintien limité dans le temps et fonctionnellement de la fonction du dispositif d'étanchéité. A partir de ce deuxième dispositif d'étanchéité à ressort, le problème à la base de l'invention était de créer un dispositif d'étanchéité qui agit entre un corps et un élément placé dans ce corps, comprenant une butée fixée au corps, un ressort qui s'appuie sur cette butée, au moins un premier élément d'étanchéité en liaison active avec le ressort et un contre-appui lié au corps et coopérant avec l'élément d'étanchéité sur le côté éloigné du ressort, pressé par endroits contre le corps et l'élément, de sorte qu'une étanchéité est réalisée d'un côté avant à un côté arrière du corps et de l'élément, qui permette, en évitant les inconvénients précités, d'assurer aussi l'étanchéité pour un fonctionnement de secours en cas de longues durées de service et de fatigues de la matière. Ce problème est résolu au moyen d'un dispositif caractérisé par le fait que 35 le contre-appui est déplaçable contre la force du ressort jusqu'à ce que le ressort 2859776 -3 soit complètement comprimé (comprimé à bloc) et l'élément d'étanchéité soit davantage chargé, de sorte qu'en particulier un défaut d'étanchéité qui apparaît peut être supprimé par la charge supplémentaire de l'élément d'étanchéité et ainsi par production d'une force supplémentaire d'étanchéité au moyen de l'élément d'étanchéité (fonctionnement de secours). L'invention est basée sur le fait que les avantages du dispositif d'étanchéité réajustable peuvent aussi être obtenus avec les dispositifs d'étanchéité à ressort si le contre-appui, la pièce de pression, est réglable contre la force du ressort. Donc, selon l'invention, le contre-appui est déplaçable contre la force du ressort jusqu'à ce que le ressort soit complètement comprimé, c'est-àdire comprimé à bloc, et que l'élément d'étanchéité soit davantage chargé, de sorte qu'en particulier un défaut d'étanchéité qui apparaît par exemple par dégradation des propriétés de la matière de l'élément d'étanchéité peut être supprimé par la charge supplémentaire de l'élément d'étanchéité et ainsi par production d'une force supplémentaire d'étanchéité par l'intermédiaire de l'élément d'étanchéité. Cela permet de façon simple d'effectuer en cas d'apparition de défaut d'étanchéité des éléments d'étanchéité une compression provisoire des éléments d'étanchéité pour un maintien limité dans le temps et fonctionnellement de la fonction d'étanchéité. La fonction du ressort est alors supprimée et la force supplémentaire d'étanchéité n'est plus fixée que par le contre-appui. Pour optimiser à la fois la force d'étanchéité qui est produite principalement par la pression intérieure et le ressort et la force d'étanchéité qui est produite en raison du contre-appui réglable, un deuxième élément d'étanchéité est intercalé entre le contre-appui et le premier élément d'étanchéité. En particulier, le deuxième élément d'étanchéité est de forme différente de celle du premier élément d'étanchéité. Le deuxième élément d'étanchéité exerce de préférence en raison de sa précontrainte une pression sur le corps et l'élément. Selon une forme de réalisation de l'invention, le premier élément d'étanchéité comprend une ou plusieurs bagues en V qui, en cas de charge d'un côté, se déplacent latéralement radialement vers l'extérieur en assurant l'étanchéité. Ces bagues en V sont constituées de préférence d'une composition à base de PTFE. Le deuxième élément d'étanchéité est constitué d'une ou de plusieurs bagues, au moins une bague pouvant être fendue obliquement pour exécuter un mouvement perpendiculairement à la force du ressort en direction de l'élément. En outre, cela simplifie le montage, car les bagues peuvent être montées sans démontage de l'élément, par exemple constitué d'une tige. Le deuxième élément d'étanchéité peut comprendre une composition à base de PTFE ou du tissu chargé de graphique ou du graphite comprimé. Selon une forme de réalisation de l'invention, entre le ressort et le premier élément d'étanchéité peut être placée une première rondelle de pression. En particulier, aussi, entre le deuxième élément d'étanchéité et le contre-appui peut être placée une deuxième rondelle de pression. L'élément peut être un arbre, un axe, une tige ou un élément semblable, en particulier une tige conique. Selon une forme de réalisation de l'invention, il est prévu une entretoise qui fixe la position du contre-appui par rapport à la butée et ainsi la précontrainte du ressort pour le fonctionnement normal. Cela a l'avantage d'empêcher qu'il se produise lors du montage l'absence de compression du ressort et un endommagement des éléments d'étanchéité par écrasement en raison d'un trop grand déplacement du contre-appui vers le ressort. Si par exemple la qualité d'étanchéité des éléments d'étanchéité se dégrade, on enlève cette entretoise et réajuste le contre-appui. On peut alors le cas échéant monter une entretoise supplémentaire pour le fonctionnement de secours afin d'éviter un endommagement des éléments d'étanchéité par trop forte compression. Il peut alors aussi être prévu un marquage qui indique la position du 30 contre-appui par rapport à la butée, en particulier le dispositif d'étanchéité est en fonctionnement normal ou en fonctionnement de secours. Le contre-appui est de préférence arrêté dans sa position afin de ne pas pouvoir se desserrer spontanément, par exemple en raison de variations de 35 température, de vibrations ou de phénomènes semblables. Selon une forme de réalisation de l'invention, le dispositif d'étanchéité est réalisé sous la forme d'une garniture de presse-étoupe. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortent de la 5 description suivante d'un exemple de réalisation illustrée par les dessins, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe d'un dispositif d'étanchéité de l'état de la technique et - la figure 2 est une coupe du dispositif d'étanchéité de l'invention. 10 Sur la figure 1 est représenté un dispositif d'étanchéité 10 de l'état de la technique. Ce dispositif d'étanchéité 10 est monté entre un corps 12 et un élément 14 constitué d'un arbre. Le corps 12 et l'élément 14 font partie, avec le dispositif d'étanchéité 10, d'un appareil de commande de rotation. L'élément 14 est placé coaxialement dans le corps 12. Le dispositif d'étanchéité 10 est placé coaxialement à l'élément 14 autour du corps 12. Le corps 12 présente un alésage 18 dans lequel sont montés le dispositif 20 d'étanchéité 10 et l'élément 14. Le dispositif d'étanchéité 10 présente une butée 17 qui est fixée au corps 12. En outre, le dispositif d'étanchéité 10 est pourvu d'un ressort 20, d'un premier élément d'étanchéité 22 et d'un contre-appui 24. Le ressort 20 s'appuie d'un côté sur la butée 16 et de l'autre côté sur une bague de pression 26 sur laquelle s'appuie le premier élément d'étanchéité 22. Le contre-appui 24 est vissé dans le corps 12 jusqu'à son collet 28 servant de butée par un filetage 30 et ainsi fixé en direction du premier élément d'étanchéité 22 et du ressort 20 dans l'état assemblé représenté sur la figure 1. On appelle aussi ce dispositif d'étanchéité 10 connu presse-étoupe à ressort. Celui-ci a comme avantage qu'il agit des forces nettement définies, ce qui est très important pour le fonctionnement des appareils de commande. En outre, le ressort 20 compense une faible usure ou un tassement de matière d'étanchéité. De tels dispositifs d'étanchéité 10 passent pour ne pas demander d'entretien et, à sollicitation égale, ont une durée de service beaucoup plus longue. Un problème est cependant qu'en cas d'apparition de défaut d'étanchéité, il faut remplacer à bref délai l'élément d'étanchéité 22. Sur la figure 2 est représenté en coupe un dispositif d'étanchéité l0a selon l'invention; pour les éléments identiques y sont utilisés les mêmes chiffres de référence que sur la fig. 1. Le dispositif d'étanchéité l0a de l'invention supprimer les inconvénients précités. A l'intérieur de l'alésage 18 du corps 12 sont montés à la fois le dispositif 10 d'étanchéité l0a et l'élément 14, constitué d'un arbre. Le dispositif d'étanchéité l0a a besoin d'une butée 16 fixée au corps 12 à laquelle est contigu le ressort 20. Le ressort 20 s'appuie par l'intermédiaire de la bague de pression 26 sur le premier élément d'étanchéité 22. Le premier élément d'étanchéité 22 s'appuie à son tour sur un deuxième élément d'étanchéité 32. Au deuxième élément d'étanchéité 32 est contigu un contre-appui 34, qui montre le fonctionnement normal dans l'état assemblé représenté sur la fig. 2. Entre le contre-appui 34 et le corps 12 est placée une entretoise 36 qui peut au besoin être enlevée. Le premier élément d'étanchéité 22 est constitué de plusieurs bagues en V qui, en cas de charge, viennent s'appuyer de manière étanche sur la paroi intérieure de l'alésage 18 du corps 12 et la surface de l'élément 14. En outre, le deuxième élément d'étanchéité 32 est constitué de deux bagues 32a et 32b en graphite comprimé qui sont fendues obliquement en vue d'un montage simple. En charge, les bagues 32a, 32b du deuxième élément d'étanchéité 32 se déplacent radialement en direction du corps 12 et de l'élément 14. Pour que les avantages du dispositif d'étanchéité à ressort l0a puissent être pleinement utilisés en fonctionnement normal, le contre-appui 34 entre de manière convenablement définie dans l'intervalle entre le corps 12 et l'élément 14. La pression appliquée aux éléments d'étanchéité 22 et 32 et au ressort 20 est définie. La pression de serrage est définie le plus simplement par un appui mécanique sur l'entretoise amovible 36. L'épaisseur de l'entretoise 36 est choisie de façon que lorsque l'entretoise 36 a été enlevée et le contre-appui 34 réajusté, le ressort 20 puisse être comprimé à bloc et qu'il existe encore la possibilité de production d'une force supplémentaire d'étanchéité par les éléments d'étanchéité 22, 32. Si l'on constate en fonctionnement normal un défaut d'étanchéité avec le dispositif d'étanchéité 10a, on peut enlever l'entretoise 36, comprimer le ressort 20 à bloc en resserrant le contreappui 34 et comprimer par un serrage supplémentaire la combinaison des bagues en V et des joints annulaires de façon que la fonction d'étanchéité soit rétablie au moins pour un certain temps. En outre est prévu un marquage qui indique la position du contre-appui 34 par rapport à la butée 16, en particulier le fonctionnement normal ou un fonctionnement de secours du dispositif d'étanchéité 10. Cela peut être réalisé par exemple par des anneaux de couleur appliqués sur le contreappui 34 qui indiquent la position d'après le nombre d'anneaux qui sortent de l'alésage 18. En outre, une éclisse pouvant être jointe au corps 12 peut être prévue pour empêcher un desserrage spontané du contre- appui 34 en cas de vibrations et/ou de variations de température. Nomenclature Dispositif d'étanchéité 10a Dispositif d'étanchéité 5 12 Corps 14 Elément Arbre 16 Butée 18 Alésage Ressort 22 Premier élément d'étanchéité 24 Contre-appui 26 Bague de pression 28 Collet Filetage 32 Deuxième élément d'étanchéité 32a Bague 32b Bague 34 Contre-appui 36 Entretoise REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité (10, l0a) qui agit entre un corps (12) et un élément (14) placé dans ce corps (12), comprenant une butée (16) fixée au corps (12), un ressort (20) qui s'appuie sur cette butée (16), au moins un premier élément d'étanchéité (22) en liaison active avec le ressort (20) et un contre-appui (24, 34) lié au corps (12) et coopérant avec l'élément d'étanchéité (22) sur le côté éloigné du ressort (20), l'élément d'étanchéité (22) étant, au moins en raison de la force du ressort, pressé par endroits contre le corps (12) et l'élément (14), de sorte qu'une étanchéité est réalisée d'un côté avant à un côté arrière du corps (12) et de l'élément (14), caractérisé par le fait que le contre- appui (34) est déplaçable contre la force du ressort jusqu'à ce que le ressort (20) soit complètement comprimé (comprimé à bloc) et l'élément d'étanchéité (22) soit davantage chargé, de sorte qu'en particulier un défaut d'étanchéité qui apparaît peut être supprimé par la charge supplémentaire de l'élément d'étanchéité (22) et ainsi par production d'une force supplémentaire d'étanchéité au moyen de l'élément d'étanchéité (22) (fonctionnement de secours). 2. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé par le fait 20 qu'entre le contre-appui (34) et le premier élément d'étanchéité (22) est intercalé un deuxième élément d'étanchéité (32). 3. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le deuxième élément d'étanchéité (32) est de forme différente de celle du premier 25 élément d'étanchéité (22). 4. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le deuxième élément d'étanchéité (22) exerce en raison de sa précontrainte une pression sur le corps (12) et l'élément (14). 5. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le premier élément d'étanchéité (22) comprend une ou plusieurs bagues en V. 6. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les bagues en V sont constituées d'une composition à base de PTFE. 7. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le deuxième élément d'étanchéité (32) est constitué d'une ou de plusieurs bagues, au moins une bague étant fendue obliquement pour exécuter un mouvement perpendiculairement à la force du ressort en direction du corps (12) et de l'élément (14). 8. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le deuxième élément d'étanchéité (32) comprend du PTFE ou du tissu chargé de 10 graphite ou du graphite comprimé. 9. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'entre le ressort (20) et le premier élément d'étanchéité (22) est placée une première rondelle de pression (26) et/ou qu'entre le deuxième élément d'étanchéité (32) et le contre-appui (34) est placée une deuxième rondelle de pression. 10. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élément (14) est un arbre, un axe, une tige ou un 20 élément semblable, en particulier une tige conique. 11. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il y est prévu une entretoise (36) qui fixe la position du contre-appui (34) par rapport à la butée (16) et ainsi la précontrainte du ressort pour le fonctionnement normal. 12. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il y est prévu un marquage qui indique la position du contre-appui (34) par rapport à la butée (16), en particulier le fonctionnement normal ou le fonctionnement de secours du dispositif d'étanchéité. 13. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le contre-appui est arrêté dans sa position de façon à ne pas pouvoir se desserrer spontanément, par exemple en raison de variations de température, de vibrations ou d'évènements semblables. 14. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par une réalisation sous la forme d'une garniture de presseétoupe.