Brevet FR3116877A1 — publié le 20220603

La présente invention concerne un joint de type soufflet amélioré. Dans la présente description, le soufflet du joint dispose d'un système d'amortissement permettant au joint d'avoir une durée de vie utile plus longue et de résister à des charges supérieures. Le joint inclut un ensemble amortisseur qui inclut un ressort et une bande qui sont mis en prise à l'extérieur d'un soufflet pour amortir les vibrations. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Ensemble de joint à soufflet RÉFÉRENCE CROISÉE À L'APPLICATION CONNEXE La présente demande revendique le bénéfice de la demande de brevet des États-Unis n° 62/941,607, déposée le 27 novembre 2019, dont l'invention est ici incorporée à titre de référence dans son ensemble. Ensembles de joints mécaniques et procédés associés de fabrication de joints mécaniques. CONTEXTE Il existe de nombreuses demandes pour des joints mécaniques incluant, mais sans y être limité, des unités d'alimentation auxiliaires, des compresseurs, des turbines à gaz de génération d'électricité, des moteurs d'aéronef, des démarreurs de moteur, des commandes de carburant, des boîtes de vitesses, des accessoires de moteur, des vannes nucléaires, des équipements de machines de production, des véhicules non routiers et des turbocompresseurs. Les joints mécaniques permettent un déplacement relatif entre deux structures tout en maintenant une séparation de fluide au niveau de l'interface entre les structures. Par exemple, un arbre peut s'étendre et tourner par rapport à un logement fixe. Il peut être souhaitable d'avoir de l'huile sous pression dans le logement et d'empêcher qu'elle ne fuie hors du logement. Un joint mécanique peut être positionné au niveau de l'interface entre l'arbre et le logement pour contenir l'huile dans le logement et permettre le mouvement relatif entre l'arbre et le logement. Les joints mécaniques existent dans une variété de configurations. Un type de joint mécanique est un joint de type soufflet. Des joints de type soufflet sont couramment utilisés pour permettre à un arbre de tourner par rapport à un logement à partir duquel il s'étend. Souvent, les joints à soufflet ont une construction résistante à la chaleur. Dans de telles configurations, les joints sont particulièrement adaptés pour des applications impliquant la génération de chaleur ou dans des conditions de milieux fluides hautement caustiques. Certains types de joints à soufflet sont en outre décrits dans le brevet U.S. n° 8 714 558, qui est incorporé par référence ici dans son intégralité. Une progression supplémentaire dans la technologie des joints qui prolonge la durée de vie et les performances globales des joints de type soufflet est souhaitable. RÉSUMÉ La présente invention concerne un joint de type soufflet amélioré. Le joint à soufflet de la présente invention inclut un ensemble amortisseur qui amortit le soufflet, ce qui permet au joint d'avoir une durée de vie utile plus longue sous des charges plus élevées. Dans le mode de réalisation représenté, l'ensemble amortisseur inclut une configuration à ressort et à bande qui est mise en prise à l'extérieur d'un soufflet pour amortir les vibrations dans le soufflet. Les dessins suivants illustrent des modes de réalisation particuliers de la présente invention et ne limitent donc pas la portée de la présente invention. Les dessins ne sont pas à l'échelle et sont destinés à être utilisés conjointement avec les explications de la description détaillée qui suit. Des modes de réalisation de la présente invention seront décrits ci-après en liaison avec les dessins annexés, dans lesquels des numéros similaires désignent des éléments similaires. est une vue isométrique d'un ensemble de joint à soufflet selon la présente invention ; est une vue en coupe transversale partielle de l'ensemble de joint à soufflet selon la ; est une vue isométrique d'une partie interne de l'ensemble de joint à soufflet selon la ; est une vue isométrique d'une partie de l'ensemble amortisseur de l'ensemble de joint à soufflet selon la ; est une vue isométrique d'une variante de mode de réalisation d'un composant de l'ensemble amortisseur selon la ; et est un graphique illustrant la charge sur le joint en fonction de la fréquence d'entraînement. Des caractères de référence correspondants indiquent des parties correspondantes sur les différentes vues. Les exemples décrits aux présentes illustrent des modes de réalisation de l'invention, et de tels exemples de réalisation ne doivent pas être considérés comme limitant le cadre de l'invention en aucune manière. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Différents modes de réalisation seront décrits en détail en référence aux dessins. La référence à différents modes de réalisation ne limite pas la portée des revendications ci-jointes. De plus, tous les exemples exposés dans la présente description ne sont pas destinés à être limitatifs et exposent simplement certains des nombreux modes de réalisation possibles pour les revendications ci-jointes. Des références dans la description à « un mode de réalisation », « un mode de réalisation donné à titre d'exemple », etc., indiquent que le mode de réalisation décrit peut inclure une fonction, structure ou caractéristique particulière, mais chaque mode de réalisation peut ou ne peut pas nécessairement inclure ladite fonction, structure ou caractéristique particulière. De plus, de telles expressions ne se réfèrent pas nécessairement au même mode de réalisation. En outre, lorsqu'une fonction, une structure ou une caractéristique particulière est décrite en relation avec un mode de réalisation, on suppose que l'homme du métier sait comment affecter une telle fonction, structure ou caractéristique en relation avec d'autres modes de réalisation qu'ils soient explicitement décrits ou non. En outre, il convient d'apprécier que les éléments inclus dans une liste sous la forme de « au moins un A, B, et C » peuvent signifier (A) ; (B) ; (C) ; (A et B) ; (A et C) ; (B et C) ; ou (A, B, et C). De même, les éléments listés sous la forme de « au moins l'un de A, B, ou C » peuvent signifier (A) ; (B) ; (C) ; (A et B) ; (A et C) ; (B et C) ; ou (A, B, et C). Sur les dessins, certaines caractéristiques structurelles ou de procédé peuvent être représentées dans des agencements et/ou des ordres spécifiques. Toutefois, il convient de noter que de tels agencements et/ou ordres spécifiques ne sont pas forcément nécessaires. Au contraire, dans certains modes de réalisation, de telles caractéristiques peuvent être disposées de manière différente et/ou dans un ordre différent de celui représenté sur les figures illustratives. Par ailleurs, l'inclusion d'une caractéristique structurelle ou de procédé sur une figure particulière n'est pas destinée à impliquer que cette caractéristique soit requise dans tous les modes de réalisation et, dans certains modes de réalisation, elle peut ne pas être incluse ou être combinée à d'autres caractéristiques. En se référant aux figures, un mode de réalisation de l'ensemble de joint à soufflet selon la présente invention est décrit plus en détail. L'ensemble de joint à soufflet selon la présente invention s'avère être un joint amélioré. Comme exposé ci-dessus, le joint selon l'invention présente une longévité améliorée et peut résister à des conditions de travail plus difficiles. Dans le mode de réalisation représenté, l'amplitude de la charge sur le joint est inférieure à dix livres lorsque la fréquence d'entraînement est de 400 Hertz. Lorsque la fréquence d'entraînement est de 400 Hertz, la charge sur les joints de la technique antérieure de la même taille serait typiquement de douze livres ou même plus (par exemple, quatorze livres). Voir la comparant la charge sur le joint en fonction de la fréquence d'entraînement pour un système non amorti, un système selon la technique antérieure et un système amorti à ressort selon les principes de la présente invention. Dans le mode de réalisation représenté, l'ensemble de joint à soufflet 10 inclut un logement principal cylindrique 12 incluant une première extrémité 14 et une deuxième extrémité 16. Le logement 12 inclut une bride radiale 56 s'étendant vers l'intérieur au niveau de la première extrémité 14. Dans le mode de réalisation représenté, le logement principal 12 est réalisé en un matériau résistant à la chaleur. Il convient de noter que de nombreuses autres variantes de réalisation sont possibles. Par exemple, en variante, le logement peut présenter une forme très différente ou avoir une construction à plusieurs pièces. L'ensemble de joint à soufflet 10 inclut un soufflet cylindrique 18 incluant une première extrémité 20 et une deuxième extrémité 22. La première extrémité 20 du soufflet cylindrique 18 est reliée à l'intérieur du logement principal cylindrique 12 au niveau de la bride radiale 56 s'étendant vers l'intérieur au niveau de la première extrémité 14 du logement principal cylindrique 12. Dans le mode de réalisation représenté, le soufflet 18 est un soufflet de type soufflet soudé. Dans le mode de réalisation représenté, le logement principal 12 est réalisé en un matériau résistant à la chaleur. Dans le mode de réalisation représenté, le logement principal 12 est réalisé en un métal tel que l'acier. Il convient de noter que de nombreuses autres variantes de réalisation sont possibles. L'ensemble de joint à soufflet 10 inclut un joint annulaire 24 disposé de manière coaxiale avec le soufflet 18 et relié à la deuxième extrémité 22 du soufflet 18. Dans le mode de réalisation représenté, le joint annulaire 24 est un joint de type joint mécanique. Dans le mode de réalisation représenté, le joint annulaire 24 inclut un logement de joint annulaire 34 incluant un premier côté 36 et un deuxième côté 38. Dans le mode de réalisation représenté, le premier côté 36 du joint annulaire 24 est relié à la deuxième extrémité 22 du soufflet 18, et le deuxième côté 38 du joint annulaire 24 est relié à un insert en carbone 40. Dans le mode de réalisation représenté, l'insert en carbone 40 est un élément d'étanchéité de type graphite de carbone. Dans le mode de réalisation représenté, le logement de joint annulaire 34 a une section transversale en L avec une partie annulaire d'extension radiale 42 et une partie annulaire d'extension axiale 44. Dans le mode de réalisation représenté, l'insert en carbone 40 est comprimé dans la partie annulaire d'extension axiale 44. Dans le mode de réalisation représenté, le logement de joint annulaire 34 est réalisé en un matériau résistant à la chaleur. Dans le mode de réalisation représenté, le logement de joint annulaire 34 a une construction métallique. Il convient de noter que de nombreuses autres variantes de réalisation sont possibles. L'ensemble de joint à soufflet 10 selon la présente invention inclut un ensemble amortisseur 26. Dans le mode de réalisation représenté, l'ensemble amortisseur 26 inclut une bande 28 qui s'enroule autour d'une partie extérieure du soufflet cylindrique 18. L'ensemble amortisseur 26 inclut un ressort circonférentiel 30 qui sollicite la bande 28 radialement contre la partie extérieure du soufflet 18. Dans le mode de réalisation représenté, le ressort circonférentiel 30 est un premier ressort circonférentiel 30 et l'ensemble amortisseur 26 inclut un deuxième ressort circonférentiel 32 qui vient en prise avec la bande 28. Dans le mode de réalisation représenté, le premier ressort circonférentiel 30 et le deuxième ressort circonférentiel 32 sont décalés et parallèles entre eux. Dans le mode de réalisation représenté, les premier et deuxième ressorts circonférentiels 30, 32 sont des ressorts hélicoïdaux métalliques. Il convient de noter que de nombreuses autres variantes de réalisation sont possibles. Par exemple, les ressorts peuvent être différents, ils peuvent avoir plus ou moins de ressorts, ou la bande elle-même pourrait être configurée pour fonctionner comme un ressort qui s'appuie contre le soufflet. Dans le mode de réalisation représenté, la bande 28 inclut des parties larges 46 séparées par des parties étroites 48. Dans le mode de réalisation représenté, la bande 28 a une largeur minimale W1 comprise entre 3 millimètres et 10 millimètres et une largeur maximale W2 comprise entre 10 millimètres et 35 millimètres. Dans le mode de réalisation représenté, la bande 28 de l'amortisseur a une largeur minimale comprise entre 2 millimètres et 7 millimètres et une largeur maximale comprise entre 7 millimètres et 35 millimètres. Dans le mode de réalisation représenté, la bande 28 de l'ensemble amortisseur 26 a une largeur maximale comprise entre 7 millimètres et 25 millimètres. Dans le mode de réalisation représenté, la bande 28 de l'ensemble amortisseur 26 a une largeur maximale comprise entre 15 millimètres et 25 millimètres. Il convient de noter que de nombreuses autres variantes de réalisation sont possibles. La bande 28 pourrait en variante, par exemple, avoir une largeur constante ou la bande 28 pourrait avoir une forme de sablier avec des largeurs en changement constant sur toute sa longueur. Il convient de noter que de nombreuses autres variantes de réalisation sont possibles. Dans le mode de réalisation représenté, la bande 28 est une première bande 50. Dans le mode de réalisation représenté, la première bande 50 a une longueur qui est inférieure à la moitié d'une dimension de circonférence extérieure du soufflet cylindrique 18. Dans le mode de réalisation représenté, l'ensemble amortisseur 26 inclut une deuxième bande 52 et une troisième bande 54 ; la première bande 50, la deuxième bande 52, et la troisième bande 54 sont alignées bout à bout et en prise avec le ressort circonférentiel 30. Voir la . Dans le mode de réalisation représenté, les première, deuxième et troisième bandes 50, 52, 54 ont une construction résistante à la chaleur. Dans le mode de réalisation représenté, les première, deuxième et troisième bandes 50, 52, 54 ont une construction métallique. Dans le mode de réalisation représenté, les première, deuxième et troisième bandes 50, 52, 54 ont une longueur qui est inférieure à un tiers d'une dimension de circonférence extérieure du soufflet cylindrique 18. Il convient de noter que de nombreuses autres variantes de réalisation sont possibles. Dans un mode de réalisation où les première, deuxième et troisième bandes 50, 52, 54 sont segmentées en plusieurs pièces, les pièces n'ont pas forcément la même longueur. Par exemple, les première, deuxième et troisième bandes 50, 52, 54 peuvent être constituées de deux segments dans lesquels un segment est plus long que l'autre segment. De nombreuses autres configurations sont également possibles. Dans le mode de réalisation représenté, le premier ressort circonférentiel 30 est mis en prise avec des éléments de retenue de ressort axiaux 58 sur l'extérieur de la bande 28. Le deuxième ressort circonférentiel 32 est mis en prise avec des éléments de retenue de ressort axiaux 58 sur l'extérieur de la bande 28. Il convient de noter que de nombreuses autres variantes de réalisation sont possibles. Dans le mode de réalisation représenté, les éléments de retenue de ressort axiaux 58 sont des structures en forme de U surélevées qui sont dimensionnées pour retenir une partie du ressort circonférentiel 30, 32. Les éléments de retenue de ressort axiaux 58 empêchent le ressort 30, 32 de coulisser axialement par rapport à la bande 28. Dans le mode de réalisation représenté, les éléments de retenue de ressort axiaux 58 incluent des bossages 60, 62 s'étendant radialement. Dans le mode de réalisation représenté, l'espace entre les bossages 60, 62 correspond au diamètre du ressort hélicoïdal 30, 32. Dans le mode de réalisation représenté, les éléments de retenue 58 sont métalliques et soudés sur la bande 28. Il convient de noter que de nombreuses autres variantes de réalisation sont possibles. Les différents modes de réalisation décrits ci-dessus sont fournis à titre d'illustration uniquement et ne doivent pas être considérés comme limitant les revendications ci-jointes. L'homme du métier reconnaitra aisément divers changements et modifications qui peuvent être apportés sans suivre les exemples de réalisation et applications illustrés et décrits ici, et sans sortir de l'esprit et de la portée des revendications qui suivent. Ensemble de joint à soufflet comprenant : un logement principal cylindrique incluant une première extrémité et une deuxième extrémité ; un soufflet cylindrique incluant une première extrémité et une deuxième extrémité, la première extrémité du soufflet cylindrique reliée à l'intérieur du logement principal cylindrique au niveau de la première extrémité du logement principal cylindrique ; un joint annulaire agencé de manière coaxiale avec le soufflet et relié à la deuxième extrémité du soufflet ; et un ensemble amortisseur, l'ensemble amortisseur inclut : une bande qui s'enroule autour d'une partie extérieure du soufflet cylindrique ; et un ressort circonférentiel qui sollicite la bande radialement contre la partie extérieure du soufflet. Ensemble de joint à soufflet selon la revendication 1, dans lequel le ressort circonférentiel est un premier ressort circonférentiel et l'ensemble amortisseur inclut un deuxième ressort circonférentiel qui met en prise la bande, le premier ressort circonférentiel et le deuxième ressort circonférentiel étant décalés et parallèles l'un à l'autre. Ensemble de joint à soufflet selon la revendication 1, dans lequel le joint annulaire est un joint de type joint mécanique. Ensemble de joint à soufflet selon la revendication 3, dans lequel le joint annulaire inclut un logement de joint annulaire incluant un premier côté et un deuxième côté, le premier côté du joint annulaire étant relié à la deuxième extrémité du soufflet, et le deuxième côté du joint annulaire étant relié à un insert en carbone. Ensemble de joint à soufflet selon la revendication 4, dans lequel le logement de joint annulaire a une section transversale en forme de L avec une partie annulaire d'extension radiale et une partie annulaire d'extension axiale, l'insert en carbone étant comprimé dans la partie annulaire d'extension axiale. Ensemble de joint à soufflet selon la revendication 1, dans lequel la bande inclut des parties larges séparées par des parties étroites. Ensemble de joint à soufflet selon la revendication 6, dans lequel la bande a une largeur minimale comprise entre 3 millimètres et 10 millimètres et une largeur maximale comprise entre 10 millimètres et 35 millimètres. Ensemble de joint à soufflet selon la revendication 6, dans lequel la bande de l'ensemble amortisseur a une largeur minimale comprise entre 2 millimètres et 7 millimètres et une largeur maximale comprise entre 7 millimètres et 35 millimètres. Ensemble de joint à soufflet selon la revendication 1, dans lequel la bande de l'ensemble amortisseur a une largeur maximale comprise entre 7 millimètres et 25 millimètres. Ensemble de joint à soufflet selon la revendication 1, dans lequel la bande de l'ensemble amortisseur a une largeur maximale comprise entre 15 millimètres et 25 millimètres. Ensemble de joint à soufflet selon la revendication 1, dans lequel la bande est une première bande dans lequel l'ensemble amortisseur comprend en outre au moins une deuxième bande, la première bande et la deuxième bande sont alignées bout à bout et en prise avec le ressort circonférentiel. Ensemble de joint à soufflet selon la revendication 1, dans lequel la bande a une longueur qui est inférieure à la moitié d'une dimension de circonférence extérieure du soufflet cylindrique. Ensemble de joint à soufflet selon la revendication 1, dans lequel la bande a une longueur qui est inférieure à un tiers d'une dimension de circonférence extérieure du soufflet cylindrique. Ensemble de joint à soufflet selon la revendication 1, dans lequel le ressort circonférentiel est un ressort hélicoïdal métallique. Ensemble de joint à soufflet selon la revendication 1, dans lequel le soufflet est un soufflet de type soufflet soudé. Ensemble de joint à soufflet selon la revendication 4, dans lequel le logement principal et le logement de joint annulaire ont une construction métallique. Ensemble de joint à soufflet selon la revendication 4, dans lequel l'insert en carbone est un élément d'étanchéité de type graphite de carbone. Ensemble de joint à soufflet selon la revendication 1, dans lequel la charge sur le joint est inférieure à dix livres lorsque la fréquence d'entraînement est inférieure à 400 Hertz. Ensemble de joint à soufflet de type métallique comprenant : un logement principal cylindrique métallique incluant une première extrémité et une deuxième extrémité ; un soufflet soudé cylindrique métallique incluant une première extrémité et une deuxième extrémité, la première extrémité du soufflet soudé cylindrique est réliée à une bride radiale s'étendant vers l'intérieur du logement cylindrique principal au niveau de la première extrémité du logement principal cylindrique ; un logement de joint annulaire métallique annulaire incluant une section transversale en forme de L avec une partie annulaire d'extension radiale et une partie annulaire d'extension axiale, la partie annulaire d'extension axiale étant reliée à la deuxième extrémité du soufflet soudé cylindrique ; un insert en graphite de carbone comprimé dans la partie annulaire d'extension axiale du logement de joint annulaire ; et un ensemble amortisseur positionné autour d'une partie du soufflet soudé cylindrique, dans lequel l'ensemble amortisseur circonférentiel inclut : une bande, la bande incluant au moins deux parties larges séparées par des parties étroites, les parties étroites ayant une largeur comprise entre 3 millimètres et 10 millimètres et les parties larges ayant une largeur comprise entre 10 millimètres et 35 millimètres ; un premier ressort hélicoïdal circonférentiel métallique qui sollicite la bande radialement contre un extérieur du soufflet soudé cylindrique, le premier ressort circonférentiel mis en prise avec les éléments de retenue de ressort axiaux sur l'extérieur de la bande ; et un deuxième ressort hélicoïdal métallique circonférentiel qui vient en prise avec les éléments de retenue de ressort axiaux sur l'extérieur de la bande, les premier et deuxième ressorts circonférentiels étant décalés axialement et positionnés parallèlement l'un à l'autre. Ensemble de joint à soufflet selon la revendication 1, dans lequel la bande est une première bande dans lequel l'ensemble amortisseur comprend en outre au moins une deuxième bande, les première et deuxième bandes étant alignées axialement bout à bout et en contact avec le ressort circonférentiel.