Brevet FR2966898A1 — publié le 20120504

GARNITURE D'ETANCHEITE DISPOSEE ENTRE DEUX ELEMENTS OPPOSES ET AUTOUR D'UN AXE DESCRIPTION Le sujet de l'invention est une garniture d'étanchéité disposée entre deux éléments opposés et autour d'un axe. De telles garnitures comprennent deux blocs 10 respectivement liés aux éléments opposés et en contact mutuel par des faces planes de glissement, ainsi qu'un moyen de compression disposé entre un des blocs et l'élément correspondant pour exercer et maintenir une pression de contact entre les faces planes qui 15 maintient l'étanchéité. Les éléments opposés appartiennent généralement à un rotor et à un stator et les faces planes, soumises à un glissement mutuel, exercent alors une étanchéité dynamique. D'autres moyens d'étanchéité, qui ne font pas partie de 20 l'invention, sont disposés entre les éléments et les blocs pour compléter l'étanchéité de façon statique. On préfère de construire des blocs continus, s'étendant donc sur des anneaux complets, et de les enfiler successivement autour de l'axe ; mais 25 cela est parfois impossible si les deux côtés de l'axe sont occupés par des pièces volumineuses, ou du moins gênant si ces pièces doivent être démontées pour permettre d'enfiler les blocs d'étanchéité. C'est pourquoi on a conçu des blocs dont 30 chacun est divisé en portions s'étendant sur des secteurs complémentaires de circonférence autour de5 2 l'axe, que l'on approche et assemble en les refermant sur l'axe. De tels éléments sont illustrés par exemple dans le document US-A-5 961 122 et sont appelés « sécables ». Le moyen de compression qui est alors appliqué classiquement est un réseau de ressorts parallèles à l'axe et répartis sur une circonférence. Son inconvénient est que la pression nécessaire à l'étanchéité peut devenir irrégulière à cause des inégalités des forces exercées par les ressorts, découlant des tolérances de fabrication, et donc des inégalités des forces résultantes reçues par chacun des éléments « sécables », qui ne se transmettent pas les efforts axiaux. L'invention est relative à une garniture d'étanchéité du genre précité où le moyen de compression est amélioré de manière qu'il exerce un effort uniforme sur toute la circonférence sur laquelle il s'appuie même si elle est partagée entre des blocs sécables. Un aspect qu'il faut relever est que le moyen de compression peut aussi être monté autour de l'axe par un mouvement essentiellement radial, comme les blocs sécables, avec lesquels il partage l'avantage de ne pas nécessiter d'enfilage le long de l'axe. Sous une forme générale, l'invention concerne une garniture d'étanchéité disposée entre deux éléments opposés et autour d'un axe s'étendant entre les deux éléments, la garniture comprenant deux blocs respectivement liés aux éléments et en contact mutuel par des faces planes de glissement, les blocs étant chacun divisés en portions s'étendant sur des secteurs complémentaires de circonférence autour de l'axe, et 3 encore un moyen de compression disposé entre un des éléments et un des blocs et maintenant le contact des faces de glissement, caractérisée en ce que le moyen de compression est un joint gonflable logé dans une gorge dudit élément et comprenant une enveloppe souple comprenant deux extrémités fermées et adjacentes dans la gorge, ainsi qu'un orifice de gonflage. Le joint est dégonflé et donc mou au montage, ce qui permet de le placer facilement dans la gorge en l'enroulant autour de l'axe et en assemblant ses extrémités, puis il est gonflé et transmet donc la compression nécessaire au bon fonctionnement de la garniture. La pression étant forcément uniforme dans l'enveloppe, des portions des blocs subissent un effort égal. La seule inégalité possible est à la jonction des extrémités de l'enveloppe, mais elle est presque imperceptible. Selon des réalisations préférées, avantageusement l'enveloppe est tubulaire et les extrémités ont des faces planes et sont unies à des contours extrêmes de l'enveloppe. Les extrémités peuvent consister seulement en ces faces planes ou en des embouts munis de portions tubulaires qui prolongent le tube de l'enveloppe. La section de l'enveloppe est avantageusement prismatique quand elle est gonflée, les extrémités ayant une forme prismatique identique, et de préférence essentiellement rectangulaire. Une plus grande régularité de l'effort est alors obtenue, le joint étant parfaitement en appui dans la gorge sur trois faces et en appui sur le bloc par une quatrième face. Le contact est toutefois étanche, si l'enveloppe 4 a une face d'appui sur le bloc qui est pourvue de dents parallèles et s'étendant d'une des extrémités à l'autre. L'orifice comprend avantageusement une valve de remplissage qui maintient le joint à la pression voulue quand il a été empli. Cette valve peut être placée dans un conduit de cet élément donnant sur l'extérieur, ou dans un conduit débouchant dans un volume de fluide contenu par la garniture. Dans cette dernière conception, c'est le fluide même qui est retenu par la garniture qui gonfle le joint par sa pression. Dans une conception plus perfectionnée, le volume de fluide est divisé par une membrane souple en un volume principal donnant sur les faces de glissement et un volume annexe donnant sur le conduit : cela est préféré quand le fluide est polluant, corrosif ou chargé d'impuretés, pour éviter d'encrasser l'intérieur du joint ou de l'endommager d'une autre manière ; un fluide inoffensif est versé dans le volume annexe et emplit le joint, avec une pression qui lui est encore communiquée par le fluide principal à contenir. Selon un autre perfectionnement, le joint peut contenir un élément de raidissage souple mais aux sections indéformables, qui limite son écrasement. L'invention sera maintenant décrite dans ses divers aspects en liaison aux figures suivantes : - la figure 1 illustre la garniture d'étanchéité, - la figure 2 est un agrandissement 30 montrant le joint, - les figures 3, 4 et 5 illustrent des détails du joint, - la figure 6 est une vue de face du joint, 5 et la figure 7 est une variante de réalisation. Une extrémité d'un bâti (1) de machine est représentée partiellement à la figure 1. Le bâti (1) entoure un arbre (2) de rotor, la machine étant circulaire autour d'un axe (X). Un boîtier (3) est assemblé à l'extrémité du bâti (1) de façon étanche et entoure l'arbre (2) avec un petit jeu. Une garniture d'étanchéité (4) comprend un bloc fixe (5), un bloc mobile (6) et un joint (7) qui constitue l'élément essentiel de l'invention. Les blocs (5 et 6) sont disposés dans des cavités annulaires du bâti (3) et d'une collerette (8) de l'arbre (2), qui possèdent des faces de fond opposées (9 et 10). Ils sont munis de pièces d'étanchéité dynamique appelées « grains », respectivement (11 et 12), qui leur sont solidaires et sont en contact mutuel par des faces de glissement (13). Le bloc du rotor (6) est en appui sur la face (10) de fond de la collerette (8), alors que le joint (7) exerce un appui sur le fond du bloc (5) du stator, le repoussant vers le bloc de rotor (6). La garniture (4) clôt le volume (14) délimité par le bâti (1), l'arbre (2) et le boîtier (3) ; l'étanchéité est assurée par le joint (7), le contact entre les faces de glissement (13) et un joint statique (15) disposé entre le bloc du rotor (6) et l'arbre (2). Un perçage (16) qui traverse le boîtier (3) est un orifice de dégazage 6 clos par un filtre (17) approprié. La discussion porte maintenant sur le joint (7) en liaison aux figures 2, 3, 4 et 5. Il est logé dans une gorge (18) creusée dans la face de fond (9) du boîtier (3) tout en débordant un peu de cette gorge (18). Sa section est prismatique, essentiellement rectangulaire ici de manière à s'appuyer sur les parois de la gorge (18) par un côté de fond (19) et deux côtés latéraux (20 et 21), l'appui sur le bloc du stator (5) se faisant par le quatrième côté (22), qui est doté de cannelures et de dents (23) s'étendant dans la direction de circonférence du joint. Des chanfreins (24) peuvent exister entre le côté antérieur (22) et les côtés latéraux (20 et 21). Le joint (7) possède une valve (25) de gonflage qui, dans cette conception, traverse un conduit (26) creusé dans le boîtier (3) et s'étend jusqu'à l'extérieur de la machine. Le joint (7) est en élastomère, creux, et peut prendre un état dégonflé et mou où il est facile à introduire dans la gorge (18) et un état gonflé dans lequel il occupe complètement cette gorge et en déborde légèrement pour presser sur le bloc du stator (5). Le joint (7) est composé d'un tube (27) de section uniforme (référencé à la figure 3) et deux extrémités destinées à fermer ce tube, ces extrémités pouvant être des plaquettes (28) plates (figure 4) ou comporter encore un embout de prolongement du tube (29), de même section que lui, en plus de cette plaquette (28) plate (figure 5). Les extrémités ont la même section que le tube (27) et peuvent donc être parfaitement jointes à lui par vulcanisation. La 7 longueur du tube (27) est telle que les extrémités sont adjacentes quand le joint (7) est placé dans la gorge (18). Le gonflage les appuie l'une contre l'autre de manière à rendre leur jonction étanche. Elles peuvent être construites en une matière plus souple que le tube (27) pour mieux garantir cette étanchéité par un contact continu. Les dents (23) s'étendent sur toute la longueur du joint (7), y compris aux extrémités. La figure 6 montre que le boîtier (3) est sécable et composé de deux moitiés (3a et 3b) jointes l'une à l'autre par une ligne de joint (3c), tout comme les blocs (5 et 6), ainsi qu'on l'a mentionné. La jonction (30) des extrémités du joint (7) est choisie à distance de la ligne de joint (3c) pour ne pas compromettre l'étanchéité, ce qui n'est pas difficile puisque la valve (25) impose la position angulaire du joint (7) dans la gorge (18). Une conception légèrement différente est représentée à la figure 7 : le conduit, ici (31), dans lequel s'étend la valve (25) débouche dans le volume (14) à clore par la garniture ( 4) , ce qui fait que le fluide contenu dans ce volume assure lui-même le gonflage du joint (7) en entrant dans la valve (25). Le gonflage peut être soit direct, soit s'exercer par l'intermédiaire d'une poche de fluide (34) formée autour du débouché du conduit (31) et délimitée par le boîtier (3) et une cloche (32) comprenant une partie en membrane déformable (33), montée de façon étanche sur le boîtier (3) autour du débouché du conduit : c'est alors le fluide contenu dans la poche (34) qui emplit 8 le conduit (31) et la chambre du joint (7) quand il est installé. L'étanchéité entre les blocs (5 et 6) et les grains (11 et 12) est assurée par des bracelets élastiques (35 et 36) comprimés entre eux. Des goupilles (37) maintiennent le bloc du stator (5) sur le boîtier (3) avec un débattement angulaire réduit. D'autres goupilles, non représentées, relient le bloc du rotor (6) à la collerette (18). Un raidisseur (38) est placé dans le joint (7) pour limiter son écrasement, pendant des coups de bélier par exemple ; il est souple de façon à pouvoir être courbé avec le reste du joint (7), mais de section indéformable ou peu déformable.15 REVENDICATIONS1. Garniture d'étanchéité (4) disposée entre deux éléments (3, 8) opposés et autour d'un axe (2) s'étendant entre les deux éléments, la garniture comprenant deux blocs (5, 6) respectivement liés aux éléments et en contact mutuel par des faces planes de glissement (13), les blocs étant chacun divisés en portion s'étendant sur des secteurs complémentaires de circonférence autour de l'axe, et encore un moyen de compression disposé entre un des éléments et un des blocs et maintenant le contact des faces de glissement, caractérisée en ce que le moyen de compression est un joint gonflable (7) logé dans une gorge (18) dudit élément (3) et comprenant une enveloppe (27) souple comprenant deux extrémités fermées et adjacentes dans la gorge, ainsi qu'un orifice de gonflage. 2. Garniture d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enveloppe (27) est tubulaire, et les extrémités ont des faces planes (28) et sont unies à des contours extrêmes de l'enveloppe. 3. Garniture d'étanchéité selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'enveloppe a une section prismatique quand elle est gonflée, et les extrémités ont une forme prismatique identique. 4. Garniture d'étanchéité selon la revendication 3, caractérisée en ce que la section et 10 la forme prismatique sont essentiellement rectangulaires. 5. Garniture d'étanchéité selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'enveloppe a une face d'appui sur le bloc, qui est pourvue de dents parallèles (23) et s'étendant d'une des extrémités à l'autre. 6. Garniture d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'orifice comprend une valve (25) de remplissage. 7. Garniture d'étanchéité selon la revendication 6, caractérisée en ce que la valve donne dans un conduit (31) débouchant dans un volume de fluide (14) contenu par la garniture. 8. Garniture d'étanchéité selon la revendication 7, caractérisée en ce que le volume de fluide est divisé par une membrane souple (33) en un volume principal donnant sur les faces de glissement et un volume annexe donnant sur le conduit. 9. Garniture d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que le joint contient un raidisseur (38) souple. 10. Garniture d'étanchéité selon la revendication 6, caractérisée en ce que la valve donne sur un conduit (26) menant à une face extérieure de l'élément.