BE1005886A4

BE1005886A4 - Sas a roue cellulaire avec un dispositif d'etancheite entre le plateau lateral et le chapeau de palier associe.

Info

Publication number: BE1005886A4
Application number: BE9100644A
Authority: BE
Inventors: Hans Hoppe; Walter Beirle; Rudolf Fuehl
Original assignee: Waeschle Maschf Gmbh
Priority date: 1990-07-06
Filing date: 1991-07-05
Publication date: 1994-03-01
Also published as: SE505434C2; NL9101172A; FR2664244A1; ITMI911833A0; JP3138287B2; CA2046359A1; ES2042372A1; CH684474A5; CA2046359C; JPH04249676A; GB2246753B; HK1002997A1; IT1250449B; FR2664244B1; SE9102113L; US5201441A; ITMI911833A1; GB9113745D0; GB2246753A; ES2042372B1

Abstract

Ce sas à roue cellulaire comporte un dispositif d'étanchéité à faible usure entre les plateaux latéraux de la roue cellulaire et les chapeaux de palier correspondants de son carter; ce dispositif d'étanchéité comprend un anneau de remplissage (7a) en matière plastique, qui est logé flottant entre chaque chapeau de palier (5a) et le plateau latéral (4a) correspondant et qui est sollicité par des moyens formant ressort (8a) appropriés aussi bien dans le sens axial que dans sens radial.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Sas à roue cellulaire avec un dispositif d'étanchéité entre le plateau latéral et le chapeau de palier associé 
L'invention concerne un sas à roue cellulaire du type se composant d'un carter, dans le compartiment intérieur cylindrique duquel est logé une roue cellulaire avec plateaux latéraux, un dispositif d'étanchéité étant prévu entre chaque plateau latéral et le chapeau de palier associé du carter. 



   On connaît, comme dispositif d'étanchéité entre chaque plateau latéral et le chapeau de palier associé du carter, un anneau glissant pressé élastiquement à partir du côté du chapeau de palier contre la face du plateau latéral correspondant qui est en regard de ce chapeau de palier. 



  L'anneau glissant est bien entendu soumis à une usure inévitable qui est d'autant plus importante que l'anneau est pressé fortement contre la face du plateau latéral. La pression appliquée nécessaire doit être d'autant plus élevée que la différence de pression entre le côté entrée et le côté sortie du sas est élevée. En outre, il est difficile avec un anneau glissant de ce type de réaliser un long interstice d'étanchéité-prévu dans le sens de l'écoulement-qui serait souhaitable en soi étant donné que plus l'interstice d'étanchéité est long (et étroit) et meilleur est l'effet   d'étanchéité.   Toutefois, le risque d'une usure inégale qui croit lorsque la largeur de l'anneau glissant augmente, s'oppose à un élargissement correspondant de l'anneau. 



   Le but de l'invention est de proposer un sas à roue cellulaire du type indiqué ci-dessus avec un meilleur   dispositif d'étanchéité,   qui n'est sujet qu'à une usure réduite. 



   Ce but est atteint, suivant l'invention, par un sas à roue cellulaire, caractérisé en qu'il est fixé, sur la 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 surface frontale de chaque plateau latéral en regard du chapeau de palier voisin, un anneau métallique coaxial à l'axe de la roue cellulaire, la surface périphérique extérieure de cet anneau étant entourée par un anneau de remplissage en matière plastique, dont la surface d'enveloppe extérieure est écartée de la paroi du compartiment intérieur cylindrique du carter de la largeur d'un interstice d'étanchéité, et en ce que des moyens formant ressort sollicitent l'anneau de remplissage aussi bien dans le sens axial que dans le sens radial. 



   Une longue voie d'écoulement est obtenue grâce à l'anneau métallique, proposé dans le cadre de cette solution, qui est   coaxial à 11 axe   de la roue cellulaire, sur la face de chaque plateau latéral, en regard du chapeau de palier voisin. L'anneau de remplissage est désormais placé dans cette voie d'écoulement et il est en fait fixe par rapport à l'anneau métallique et ne nécessite du fait de la construction flottante choisie que des forces de pression axiales et radiales réduites, produites au moyen du dispositif à ressorts. L'anneau de remplissage est donc largement soustrait à l'action des forces et par conséquent soumis à une usure réduite.

   L'interstice d'étanchéité, demeurant entre la surface périphérique extérieure de l'anneau de remplissage et la zone de la paroi interne correspondante du carter du sas, et qui constitue une condition préalable pour la disposition flottante de l'anneau de remplissage par rapport au carter, peut être très faiblement dimensionné. Il suffit d'avoir une largeur d'interstice qui soit égale à la dilatation thermique (et donc à l'augmentation du diamètre) des plateaux latéraux de la roue cellulaire pour la température de fonctionnement la plus élevée qui puisse intervenir, augmentée des tolérances courantes pour compenser les ovalisations, et une flexion éventuelle de l'arbre de la roue cellulaire en cas de différence de pression élevée entre le côté entrée et le 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 côté sortie du sas.

   L'effet   d'étanchéité   atteint est très bon grâce à l'interstice d'étanchéité étroit et à la grande longueur de l'interstice. Tous les inconvénients des dispositifs d'étanchéité jusqu'ici utilisés disparaissent simultanément, à savoir une usure élevée, un échauffement et donc une dilatation des plateaux latéraux de la roue cellulaire à cause du frottement entre ceux-ci et le dispositif d'étanchéité, ainsi que des coûts de commande élevés pour le réglage de la force de pression du dispositif d'étanchéité. 



   Selon un aspect de l'invention, il est créé un sas à roue cellulaire du type mentionné ci-dessus, caractérisé en ce que les moyens formant ressort consistent en un anneau élastique de forme, qui dépasse dans le sens axial et dans le sens radial de la surface frontale de l'anneau de remplissage en regard du chapeau de palier et qui s'appuie de manière légèrement comprimée d'une part contre la paroi interne du chapeau de palier et d'autre part contre la paroi du compartiment intérieur cylindrique. 



   D'une manière préférable l'anneau de remplissage présente dans sa surface d'enveloppe extérieure une dénivellation de diamètre pour recevoir partiellement, à la manière d'un emboîtement, l'anneau élastique de forme, et d'une manière encore préférable l'anneau de remplissage et l'anneau en élastomère sont collés ensemble. 



   Etant donné que le métal et la matière plastique ont des coefficients de dilatation thermique très différents, il est en outre avantageux que l'anneau de remplissage comporte une fente traversante en un endroit de sa périphérie. Les dilatations thermiques sont ainsi réduites et elles ne risquent donc pas d'entraîner des concentrations de contraintes. 



   Selon un autre aspect de l'invention il est créé un sas à roue cellulaire, caractérisé en ce que les moyens formant ressort se composent de ressorts hélicoïdaux de 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 pression logés entre le chapeau de palier et la surface frontale de l'anneau de remplissage en regard de celui-ci, et d'au moins un anneau en élastomère, qui est logé entre la paroi du compartiment intérieur cylindrique et la surface d'enveloppe extérieure de l'anneau de remplissage et qui sollicite l'anneau de remplissage dans le sens radial. 



   D'une manière préférable, l'anneau en élastomère est en partie logé dans une rainure périphérique de l'anneau de remplissage. 



   Selon encore un autre aspect de l'invention, il est créé un sas à roue cellulaire, se composant d'un carter dans le compartiment intérieur cylindrique duquel est logée une roue cellulaire avec plateaux latéraux, un dispositif d'étanchéité étant prévu entre chaque plateau latéral et le chapeau de palier associé du carter, caractérisé en ce que chaque plateau latéral est muni, à sa périphérie, d'un anneau métallique coaxial à l'axe de la roue cellulaire et en regard du chapeau de palier voisin, la surface périphérique extérieure de cet anneau étant écartée de la paroi du compartiment intérieur cylindrique du carter de la largeur d'un interstice d'étanchéité,

   en ce que le compartiment intérieur cylindrique présente dans la zone de la surface périphérique extérieure de l'anneau métallique une surface annulaire formée par un agrandissement du diamètre et située dans un plan radial, en ce qu'un anneau de remplissage en une matière d'étanchéité déformable élastiquement ou plastiquement, en particulier une garniture pour presse-étoupe, s'appuie contre cette surface annulaire, et en ce qu'un anneau métallique de forme, pressé par un ressort, sollicite l'anneau de remplissage axialement en direction de la surface annulaire et l'entoure au moins en partie sur sa surface d'enveloppe extérieure. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 



   Un sas à roue cellulaire suivant l'invention est   représentée   dans des formes de réalisation choisies à titre d'exemple, de manière simplifiée dans les dessins, qui montrent :
Figure 1 : le sas à roue cellulaire en coupe longitudinale
Figure 2 : la zone II de la figure 1, en agrandissement, représentant une première forme de réalisation du dispositif d'étanchéité
Figure 3 : la zone III de la figure 1, en agrandissement, représentant une deuxième forme de réalisation du dispositif d'étanchéité et
Figure 4 ; la zone IV de la figure 1, en agrandissement, représentant une troisième forme de réalisation du dispositif d'étanchéité. 



   Le sas à roue cellulaire de type courant se compose d'un carter 1, qui comporte à la partie supérieure une entrée la de matières en vrac et, à la partie inférieure, une sortie lb de matières en vrac. Entre le côté de l'entrée et celui de la sortie, il peut y avoir une différence de pression de l'ordre par exemple de quelques bars (hectopascal). La roue cellulaire logée dans un alésage cylindrique du carter 1 comprend essentiellement un arbre 2, un certain nombre (par exemple 12) de palettes 3 ainsi que des plateaux latéraux 4a et 4b. L'arbre 2 est logé dans les chapeaux de palier 5a et 5b latéraux du carter 1.

   Entre chaque chapeau de palier 5a ou 5b et le plateau latéral 4a ou 4b du même côté, il est prévu un   dispositif d'étanchéité,   qui empêche un courant d'air de fuite de l'entrée vers la sortie (ou inversement) du sas et dont les diverses formes de réalisation seront décrites ciaprès au moyen des figures 2 à 4. 



   Le dispositif   d'étanchéité   représenté à la figure 2 comprend un anneau métallique 6a, qui est coaxial à l'axe de la roue cellulaire et qui est soudé sur le plateau 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 latéral 4a et se termine à courte distance du chapeau de palier 5a du même côté. Un anneau de remplissage 7a en matière plastique est placé mobile sur l'anneau métallique 6a. Lorsque la roue cellulaire est à l'arrêt, sans différence de pression entre l'entrée et la sortie du sas et à température ambiante, il reste un faible interstice d'étanchéité s entre la surface périphérique extérieure de l'anneau de remplissage 7a et la paroi cylindrique interne lc du carter 1 du sas.

   L'anneau de remplissage 7a présente, sur sa face en regard du chapeau de palier   5a,   un diamètre étagé et a donc sensiblement un profil en forme de L. Cette dénivellation du diamètre est comblée par un anneau de forme 8a, qui a une section rectangulaire et qui se compose d'un élastomère, par exemple d'un caoutchouc cellulaire. 



  Cet anneau de forme 8a élastique est dimensionné de manière à être en saillie au-dessus de l'anneau de remplissage 7a, aussi bien dans le sens radial. (dans la direction de la paroi interne   1c   du carter 1) que dans le sens axial (dans la direction du chapeau de palier 5a) et à s'appuyer par ses surfaces en saillie, dans un état légèrement comprimé, d'une part contre la paroi interne lc du carter 1, d'autre part contre la paroi interne ou frontale du chapeau de palier 5a. Les efforts ainsi exercés, aussi bien dans le sens radial que dans le sens axial, sur l'anneau de remplissage 7a maintiennent celui-ci en un léger appui d'une part contre la surface périphérique extérieure de l'anneau métallique   6a,   d'autre part contre la face frontale extérieure du plateau latéral 4a.

   Bien que les forces d'entraînement, provoquées par la rotation de la roue cellulaire et ainsi exercées sur l'anneau fixe de remplissage 7a dans le sens de la périphérie, restent faibles, il peut être approprié de munir l'anneau de remplissage 7a d'une sécurité anti-torsion, par exemple sous la forme d'une goupille (non représentée) fixée dans le chapeau de palier 5a et s'étendant jusqu'à l'anneau de 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 remplissage 7a. Il est en outre conseillé de prévoir une fente traversante à un endroit de la périphérie de l'anneau de remplissage, comme on le voit en 9a sur la figure 1. 



  Dans la pratique, on montera toutefois les anneaux de remplissage de telle manière que les fentes en question soient tournées de   90    par rapport à la représentation du dessin, car sinon des interstices non désirés supplémentaires se produiraient (ici dans la zone de sortie). 



   L'anneau de remplissage 7a et l'anneau en élastomère 8a peuvent être collés ensemble au moins en partie de manière à constituer ensemble un élément d'un seul tenant. 



   Si l'on recherche'une usure particulièrement faible de l'anneau de remplissage 7a, on peut renoncer à une pression axiale de l'anneau de remplissage 7a contre la face frontale extérieure du plateau latéral 4a, avec certaines pertes en ce qui concerne l'effet d'étanchéité. Etant donné que, dans ce cas, l'anneau en élastomère 8a n'a pas besoin de dépasser de l'anneau de remplissage 7a dans le sens axial, (ou du moins ne doit pas être monté comprimé axialement dans cette direction), l'anneau de forme peut aussi, au lieu d'être logé entre la paroi lc du carter et l'anneau de remplissage 7a (comme on le voit à la figure 2), être placé entre l'anneau de remplissage 7a et la surface d'enveloppe extérieure de l'anneau métallique 6a (non représenté). 



   Une caractéristique essentielle du dispositif d'étanchéité suivant la figure 2, ainsi que ceux des figures 3 et 4 décrites ci-après, réside dans la disposition flottante de l'anneau de remplissage par rapport au carter 1 et aux chapeaux de palier correspondants, l'anneau étant alors propre à s'adapter à des dilatations thermiques des plateaux latéraux de la roue cellulaire, à une flexion de l'arbre de la roue cellulaire à la suite d'une différence de pression élevée entre 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 l'entrée et la sortie du sas et à d'autres influences agissant de la même manière, sans que ne se produisent de ce fait des forces (contraintes) supplémentaires entraînant une usure. Au contraire, l'interstice s augmente ou diminue simplement de manière correspondante. 



   La deuxième forme de réalisation du dispositif d'étanchéité représenté à la figure 3 ne se différencie de celui de la figure 2 que par le remplacement de l'anneau de forme 8a par d'autres moyens à ressorts. Ceux-ci se composent d'une part des ressorts hélicoïdaux de pression 8b, qui sont logés entre le chapeau de palier 5b et la face frontale de l'anneau de remplissage 7b en regard de celuici, et d'autre part de deux anneaux 8c en élastomère, qui sont en partie reçus dans des rainures périphériques parallèles dans la surface de l'enveloppe extérieure de l'anneau de remplissage 7a et qui, pour le reste s'appuient contre la paroi interne lc du carter 1, en étant soumis à une compression radiale minime, de telle manière que l'interstice d'étanchéité s est interrompu par ces anneaux en élastomère.

   Les anneaux 8c en élastomère pressent en conséquence l'anneau de remplissage 7a contre la surface périphérique extérieure de l'anneau métallique 6b. Etant donné qu'il existe des matières plastiques très résistantes à l'usure pour les anneaux 8c en élastomère, on peut renoncer   d'une   manière générale à la sécurité anti-torsion mentionnée en liaison avec la figure 2. Lorsque la roue cellulaire est en rotation, l'anneau de remplissage 7b et les anneaux 8c en élastomère se déplacent avec un glissement plus ou moins fort en fonction de la vitesse de rotation de la roue cellulaire, en suivant la rotation de celui-ci. 



   Dans le dispositif d'étanchéité illustré à la figure 4, le plateau latéral 4b porte un anneau métallique 6c comparable aux anneaux métalliques 6a et 6b, mais qui toutefois est monté sur la périphérie externe du plateau 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 latéral 4b. Il reste un interstice d'étanchéité s (comme dans le cas des figures 2 et 3) entre la surface d'enveloppe extérieure de l'anneau métallique 6c et la paroi cylindrique interne lc du carter 1. Le chapeau de palier 5b est alésé à un diamètre supérieur au diamètre du compartiment intérieur cylindrique du carter 1. On obtient ainsi une surface annulaire Id située dans un plan radial, contre laquelle s'appuie un anneau de remplissage 7c, qui est ici représenté composé de deux parties.

   Contrairement au cas des anneaux de remplissage 7a ou 7b suivant les figures 2 ou 3, il est essentiel, dans la présente forme de réalisation, que l'anneau de remplissage 7c se compose d'une matière d'étanchéité déformable élastiquement ou plastiquement. Des matières d'étanchéité, qui sont utilisées pour les garnitures de presse-étoupe, se sont révélées particulièrement adéquates. L'anneau de remplissage 7c est sollicité axialement par un anneau métallique de forme 8e, sur lequel agissent, à l'arrière, des ressorts hélicoïdaux de pression 8d qui s'appuient contre le chapeau de palier Sb présentant à cet effet des alésages de logement.

   L'anneau métallique de forme 8e n'appuie toutefois pas seulement dans le sens axial sur l'anneau de remplissage 7c, mais au contraire il entoure celui-ci également sur la plus grande partie de sa surface d'enveloppe extérieure. L'anneau métallique de forme 8e présente à cet effet du côté intérieur une dénivellation de diamètre dans laquelle s'adapte géométriquement l'anneau de remplissage 7c. L'anneau de remplissage 7c peut donc se déformer radialement presque exclusivement uniquement dans la direction de l'anneau métallique 6c, lorsqu'il est soumis à la pression axiale de l'anneau métallique de forme 8e. Cette déformation peut être plastique ou élastique en fonction de la matière d'étanchéité choisie. L'interstice s disparaît à cet endroit par suite de la déformation.

   Etant donné que l'anneau métallique de forme 8e et l'anneau de 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 remplissage 7c constituent un dispositif d'étanchéité flottant, celui-ci est propre à suivre les déplacements radiaux inévitables de l'anneau métallique 6c, dus aux causes évoquées, de telle manière que les forces de frottement élevées indésirables entre la surface périphérique intérieure de l'anneau de remplissage 7c et la surface d'enveloppe extérieure de l'anneau métallique 6c sont évitées.

Claims

REVENDICATIONS 1. Sas à roue cellulaire, se composant d'un carter (1), dans le compartiment intérieur cylindrique (1c) duquel est logée une roue cellulaire avec plateaux latéraux (4a, 4b), un dispositif d'étanchéité étant prévu entre chaque plateau latéral et le chapeau de palier associé (5a, 5b) du carter, caractérisé en qu'il est fixé, sur la surface frontale de chaque plateau latéral (4a) en regard du chapeau de palier (5a) voisin, un anneau métallique (6a i 6b) coaxial à l'axe de la roue cellulaire (2,3, 4a, 4b), la surface périphérique extérieure de cet anneau étant entourée par un anneau de remplissage (7a ;

7b) en matière plastique, dont la surface d'enveloppe extérieure est écartée de la paroi (lc) du compartiment intérieur cylindrique du carter (1) de la largeur d'un interstice d'étanchéité (s), et en ce que des moyens formant ressort sollicitent l'anneau de remplissage (7a ; 7b) aussi bien dans le sens axial que dans le sens radial.
2. Sas à roue cellulaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant ressort consistent en un anneau élastique de forme (8a), qui dépasse dans le sens axial et dans le sens radial de la surface frontale de l'anneau de remplissage (7a) en regard du chapeau de palier (5a) et qui s'appuie de manière légèrement comprimée d'une part contre la paroi interne du chapeau de palier (5a) et d'autre part contre la paroi (lc) du compartiment intérieur cylindrique.
3. Sas à roue cellulaire suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'anneau de remplissage (7a) présente dans sa surface d'enveloppe extérieure une dénivellation de diamètre pour recevoir partiellement, à la manière d'un emboîtement, l'anneau élastique de forme (8a). <Desc/Clms Page number 12>
4. Sas à roue cellulaire suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'anneau de remplissage et l'anneau en élastomère sont collés ensemble.
5. Sas à roue cellulaire suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'anneau de remplissage (7a) présente une fente traversante en un endroit de sa périphérie (en 9a).
6. Sas à roue cellulaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant ressort se composent de ressorts hélicoïdaux de pression (8b) logés entre le chapeau de palier (5b) et la surface frontale de l'anneau de remplissage (7b) en regard de celui-ci, et d'au moins un anneau en élastomère (8c), qui est logé entre la paroi (lc) du compartiment intérieur cylindrique et la surface d'enveloppe extérieure de l'anneau de remplissage (7b) et qui sollicite l'anneau de remplissage (7b) dans le sens radial.
7. Sas à roue cellulaire suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'anneau en élastomère (8c) est en partie logé dans une rainure périphérique de l'anneau de remplissage (7b).
8. Sas à roue cellulaire, se composant d'un carter (1) dans le compartiment intérieur cylindrique (lc) duquel est logée une roue cellulaire avec plateaux latéraux (4a, 4b), un dispositif d'étanchéité étant prévu entre chaque plateau latéral et le chapeau de palier associé (5a, 5b) du carter, caractérisé en ce que chaque plateau latéral (4b) est muni, à sa périphérie, d'un anneau métallique (6c) coaxial à l'axe de la roue cellulaire (2,3, 4a, 4b) et en regard du chapeau de palier (5b) voisin, la surface périphérique extérieure de cet anneau étant écartée de la paroi {lc) du compartiment intérieur cylindrique du carter (1) de la largeur d'un interstice d'étanchéité (s), en ce que le compartiment intérieur cylindrique (1c)

présente dans la zone de la surface périphérique extérieure de <Desc/Clms Page number 13> l'anneau métallique (6c) une surface annulaire (Id) formée par un agrandissement du diamètre et située dans un plan radial, en ce qu'un anneau de remplissage (7c) en une matière d'étanchéité déformable élastiquement ou plastiquement, en particulier une garniture pour presse- étoupe, s'appuie contre cette surface annulaire, et en ce qu'un anneau métallique de forme (8e), pressé par un ressort, sollicite l'anneau de remplissage (7c) axialement en direction de la surface annulaire (ld) et l'entoure en moins en partie sur sa surface d'enveloppe extérieure.