Brevet FR3130008A1 — publié le 20230609

L’invention concerne un joint tournant 1 et un dispositif comportant un joint tournant 1, ledit joint tournant 1 permettant une circulation séquentielle d’au moins un fluide entre au moins une conduite d’un premier élément et au moins deux conduites d’un second élément, le premier élément et le second élément étant animés d’un mouvement de rotation l’un par rapport à l’autre autour. Le joint tournant 1 comporte un bâti 2 évidé solidaire du second élément, un arbre 8 solidaire du premier élément emmanché dans l’évidement du bâti 2, une bague d’étanchéité 14 située entre l’arbre 8 et le bâti 2, et des joints d’étanchéité 23 logés dans des gorges réalisées sur la bague d’étanchéité 14. Figure à publier : 3 Joint tournant pour circulation fluidique séquentielle L’invention se rapporte à un joint tournant pour permettre la circulation séquentielle de fluides entre les conduites d’un premier élément et les conduites d’un second élément, le premier élément et le second élément étant animés d’un mouvement de rotation l’un par rapport à l’autre. L’invention se rapporte également à des dispositifs à circulation fluidique séquentielle comprenant de tels joints tournants. Arrière-plan technologique On connaît de l’état de la technique de nombreux exemples de joints ou raccords tournants permettant de raccorder les conduites d’un premier élément avec les conduites d’un second élément, lorsque le premier élément et le second élément sont animés d’un mouvement de rotation l’un par rapport à l’autre. La circulation continue de fluides entre une conduite du premier élément et les conduites du deuxième élément s’opère alors par l’intermédiaire de circuits fluidiques internes au joint tournant. L’étanchéité entre les différents circuits est généralement réalisée par l’utilisation de dispositifs d’étanchéité à joints frottants ou à garnitures mécaniques. De tels joints tournants sont utilisés dans de nombreux secteurs industriels, tels l’aéronautique, l’automobile, la papeterie ou encore l’agroalimentaire. Le document EP0070791 décrit un joint tournant à raccords multiples servant à amener des fluides à des récipients d’affinage de fonte en cornue basculant autour de tourillons latéraux. Cependant, les joints tournants connus ne donnent pas entière satisfaction lorsqu’ils sont utilisés dans des dispositifs à circulation fluidique séquentielle, c’est-à-dire des dispositifs dans lesquels les conduites du second élément sont raccordés, par intermittence, à la conduite du premier élément. En effet, les dispositifs d’étanchéité précités n’empêchent pas des fuites de fluide au sein d’un même circuit fluidique du joint tournant. Ce défaut d’étanchéité est à l’origine d’écoulements de fluide non désirés dans des conduites du second élément, ce qui peut se révéler préjudiciable pour les machines sur lesquelles de tels joints tournants sont installés. Résumé Une idée à la base de l’invention est de proposer un joint tournant pour la circulation séquentielle de fluides résistant, simple de maintenance et présentant une bonne étanchéité. Selon un mode de réalisation, l’invention fournit un joint tournant pour permettre une circulation séquentielle d’au moins un fluide entre au moins une conduite d’un premier élément et au moins deux conduites d’un second élément, le premier élément et le second élément étant animés d’un mouvement de rotation l’un par rapport à l’autre autour d’un axe longitudinal, le joint tournant comportant : un bâti solidaire du second élément, le bâti étant évidé selon l’axe longitudinal de sorte à présenter une paroi interne, la paroi interne étant munie d’au moins deux ouvertures, chaque ouverture débouchant sur l’une des conduite du second élément ; un arbre solidaire du premier élément et emmanché dans l’évidement du bâti selon l’axe longitudinal, l’arbre comportant un corps et une surface externe formée autour du corps, le corps étant traversé par au moins un canal de passage, le canal de passage présentant au moins deux extrémités, une première extrémité raccordée à la conduite du premier élément, et une deuxième extrémité débouchant sur la surface externe de l’arbre, la deuxième extrémité étant située dans un plan normal à l’axe longitudinal comprenant l’une des ouvertures du bâti, de sorte que le canal de passage permet la circulation séquentielle du fluide entre ladite conduite du premier élément et l’une des conduites du second élément ; une bague d’étanchéité solidaire du bâti comportant une portion cylindrique emmanchée dans l’évidement du bâti selon l’axe longitudinal et située entre le bâti et l’arbre, la portion cylindrique présentant une face externe tournée vers la paroi interne du bâti et comportant au moins deux orifices, chaque orifice coïncidant avec l’une des ouvertures de la paroi interne du bâti et des gorges réalisées sur la face externe, chaque gorge étant réalisée autour de l’un des orifices ; et des joints d’étanchéité, chaque joint d’étanchéité étant logé dans l’une des gorges. Avantageusement, le bâti est de forme tubulaire cylindrique, de préférence à section circulaire, évidé de part en part selon son axe de révolution, confondu avec l’axe longitudinal. Avantageusement, le joint d’étanchéité est composé d’un matériau élastomère, notamment choisi en fonction de la température, de la pression et de la nature du fluide circulant. Grâce à ces caractéristiques, le joint tournant présente une bonne étanchéité axiale, obtenue par frottement dynamique de la bague d’étanchéité avec la surface externe de l’arbre, ainsi qu’une bonne étanchéité annulaire, obtenue par compression locale des joints d’étanchéité dans les gorges réalisées autour des orifices de la bague d’étanchéité. En outre, l’utilisation d’une telle bague d’étanchéité et de tels joints d’étanchéités permet de simplifier les opérations de maintenance en remplaçant, en cas d’usure, ladite bague d’étanchéité et lesdits joints d’étanchéité, sans avoir à remplacer le bâti ou l’arbre. La durée des phases de maintenance est réduite. Selon des modes de réalisation, un tel joint tournant peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. Selon un mode de réalisation, la bague d’étanchéité comporte une collerette radiale se développant en direction du bâti, la portion cylindrique est reliée à la collerette radiale, et la collerette radiale est fixée au bâti de sorte que la bague d’étanchéité est solidaire du bâti. Avantageusement, la portion cylindrique se développe entre deux extrémités et la collerette radiale est reliée l’une des extrémités de la portion cylindrique. Selon un mode de réalisation, la collerette radiale est fixée au bâti au moyen d’au moins un organe de fixation reliant la collerette radiale audit bâti. Avantageusement, la collerette radiale est munie d’au moins d’une encoche traversante destinée à recevoir une portion d’un organe de fixation, de préférence un pion. Grâce à ces caractéristiques, la bague d’étanchéité est bloquée en rotation par rapport au bâti ce qui permet de maintenir la coïncidence de chacun des orifices de la bague d’étanchéité avec une ouverture de la paroi interne du bâti. En outre, la fixation de la bague d’étanchéité par un dispositif de fixation à pion et encoche permet, contrairement à un organe de fixation à vis ou à rivet, d’éviter l’exercice d’une pression locale au niveau de la collerette qui pourrait accélérer la dégradation de la bague d’étanchéité et, à terme, altérer l’étanchéité du joint tournant. Selon un mode de réalisation, l’une des gorges entourant les orifices est circulaire, et le joint d’étanchéité logé dans ladite gorge est un joint d’étanchéité torique. Selon un mode de réalisation, les orifices de la bague d’étanchéité et les ouvertures du bâti sont régulièrement répartis autour de l’axe longitudinal. Selon un mode de réalisation, la bague d’étanchéité présente une face interne tournée vers la surface externe de l’arbre, et la surface externe de l’arbre est munie d’une couche de revêtement destinée à coopérer avec la face interne. Selon un mode de réalisation, la couche de revêtement est composée d’au moins l’un des matériaux choisis parmi de l’oxyde de chrome et du carbure de chrome. Selon un mode de réalisation, la couche de revêtement peut être réalisée en plusieurs parties réalisées dans des matériaux différents, par exemple une première partie en oxyde de chrome et une deuxième partie en carbure de chrome. L’oxyde de chrome et le carbure de chrome sont des matériaux durs, permettant de résister aux frottements et notamment à l’abrasion de la face interne de la bague d’étanchéité sur la surface externe de l’arbre. La dégradation de la couche de revêtement est ainsi réduite dans le temps, ce qui augmente le temps de fonctionnement de la bague d’étanchéité entre deux phases de maintenance nécessaires pour remplacer ou recharger la couche de revêtement de surface. Selon un mode de réalisation, le joint tournant comporte en outre au moins un palier interposé entre l’arbre et le boîtier pour guider le mouvement de rotation. Un tel palier peut par exemple prendre la forme d’un palier à éléments roulants, tel un roulement à billes ou un roulement à rouleaux, ou d’un palier lisse antifriction, de préférence en bronze. Un autre aspect de l’invention est de proposer des dispositifs à circulation fluidique séquentielle dont les cadences de fonctionnement sont augmentées, notamment en limitant le temps d’immobilisation du dispositif pour des phases de réglage ou de maintenance. Selon un mode de réalisation, l’invention fournit un dispositif à circulation fluidique séquentielle comportant : un premier élément et un second élément, le premier élément étant fixe et muni d’au moins une conduite, le second élément étant monté mobile en rotation par rapport au premier élément autour d’un axe longitudinal et muni d’au moins deux conduites ; et un joint tournant selon l’un quelconque des modes de réalisation précités, le joint tournant étant configuré pour permettre une circulation séquentielle d’au moins un fluide entre la conduite du premier élément et l’une des conduites du second élément. Selon un mode de réalisation, l’invention fournit un dispositif à circulation fluidique séquentielle comportant : un premier élément et un second élément, le second élément étant fixe et muni d’au moins deux conduites, le premier élément étant monté mobile en rotation par rapport au premier élément autour d’un axe longitudinal et muni d’au moins une conduite ; et un joint tournant selon l’un quelconque des modes de réalisation précités, le joint tournant étant configuré pour permettre une circulation séquentielle d’au moins un fluide entre la conduite du premier élément et l’une des conduites du second élément. Brève description des figures L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. La est une vue en perspective détaillée d’un joint tournant selon un mode de réalisation de l’invention. La est une vue de côté d’un joint tournant tel qu’illustré sur la selon un plan parallèle à l’axe longitudinal. La est une vue en coupe longitudinale d’un joint tournant tel qu’illustré sur les figures 1 et 2. La est une vue en perspective d’une bague d’étanchéité et de joints d’étanchéité d’un joint tournant tel qu’illustré sur les figures 1 à 3. La est en coupe selon l’axe longitudinal d’une bague d’étanchéité telle qu’illustrée sur la . Joint tournant (1) pour permettre une circulation séquentielle d’au moins un fluide entre au moins une conduite d’un premier élément et au moins deux conduites d’un second élément, le premier élément et le second élément étant animés d’un mouvement de rotation l’un par rapport à l’autre autour d’un axe longitudinal ( L ), le joint tournant comportant : - un bâti (2) solidaire du second élément, le bâti (2) étant évidé selon l’axe longitudinal ( L ) de sorte à présenter une paroi interne (3), la paroi interne (3) étant munie d’au moins deux ouvertures (4a, 4b), chaque ouverture (4a, 4b) débouchant sur l’une des conduite du second élément ; - un arbre (8) solidaire du premier élément et emmanché dans l’évidement du bâti (2) selon l’axe longitudinal ( L ), l’arbre (8) comportant un corps (9) et une surface externe (10) formée autour du corps (9), le corps (9) étant traversé par au moins un canal de passage (11), le canal de passage (11) présentant au moins deux extrémités (12a, 12b), une première extrémité (12a) raccordée à la conduite du premier élément, et une deuxième extrémité (12b) débouchant sur la surface externe (10) de l’arbre (8), la deuxième extrémité (12b) étant située dans un plan ( T a , T b ) normal à l’axe longitudinal ( L ) comprenant l’une des ouvertures (4a, 4b) du bâti (2), de sorte que le canal de passage (11) permet la circulation séquentielle du fluide entre ladite conduite du premier élément et l’une des conduites du second élément ; - une bague d’étanchéité (14) solidaire du bâti (2) comportant une portion cylindrique (15) emmanchée dans l’évidement du bâti (2) selon l’axe longitudinal ( L ) et située entre le bâti (2) et l’arbre (8), la portion cylindrique (15) présentant une face externe (20) tournée vers la paroi interne (3) du bâti (2) et comportant au moins deux orifices (21), chaque orifice (21) coïncidant avec l’une des ouvertures (4a, 4b) de la paroi interne (3) du bâti (2), et des gorges (22) réalisées sur la face externe (20), chaque gorge (22) étant réalisée autour de l’un des orifices (21) ; et - des joints d’étanchéité (23), chaque joint d’étanchéité (23) étant logé dans l’une des gorges (22). Joint tournant (1) selon la revendication 1, dans lequel la bague d’étanchéité (14) comporte une collerette radiale (16) se développant en direction du bâti (2), la collerette radiale (16) étant reliée à la portion cylindrique (15), la collerette radiale (16) étant fixée au bâti (2) de sorte que la bague d’étanchéité (14) soit solidaire du bâti (2). Joint tournant (1) selon la revendication précédente, dans lequel la collerette radiale (16) est fixée au bâti (2) au moyen d’au moins un organe de fixation reliant la collerette radiale (16) audit bâti (2). Joint tournant (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’une des gorges (22) entourant les orifices (21) est circulaire, et le joint d’étanchéité (23) logé dans ladite gorge (22) est un joint d’étanchéité torique. Joint tournant (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les orifices (21) de la bague d’étanchéité (14) et les ouvertures (4a, 4b) du bâti (2) sont régulièrement répartis autour de l’axe longitudinal ( L ). Joint tournant (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bague d’étanchéité (14) présente une face interne (19) tournée vers la surface externe (10) de l’arbre (8), et dans lequel la surface externe (10) de l’arbre (8) est munie d’une couche de revêtement destinée à coopérer avec la face interne (19) de la bague d’étanchéité (14). Joint tournant (1) selon la revendication 6, dans lequel la couche de revêtement est composée d’au moins l’un des matériaux choisis parmi : - de l’oxyde de chrome ; et - du carbure de chrome. Joint tournant (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre au moins un palier (24) interposé entre l’arbre (8) et le boîtier (2) pour guider le mouvement de rotation. Dispositif à circulation fluidique séquentielle comportant : - un premier élément et un second élément, le premier élément étant fixe et muni d’au moins une conduite, le second élément étant monté mobile en rotation par rapport au premier élément autour d’un axe longitudinal et muni d’au moins deux conduites ; et - un joint tournant (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le joint tournant (1) étant configuré pour permettre une circulation séquentielle d’au moins un fluide entre la conduite du premier élément et l’une des conduites du second élément. Dispositif à circulation fluidique séquentielle comportant : - un premier élément et un second élément, le second élément étant fixe et muni d’au moins deux conduites, le premier élément étant monté mobile en rotation par rapport au premier élément autour d’un axe longitudinal et muni d’au moins une conduite ; et - un joint tournant (1) selon l’une des revendications 1 à 8, le joint tournant (1) étant configuré pour permettre une circulation séquentielle d’au moins un fluide entre la conduite du premier élément et l’une des conduites du second élément.