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Dispositif de graissage et d'étanchéité pour arbre rotatif, pompes et autres appareils munis d'un tel dispositif.
La présente invention concerne un dispositif per-' fectionné destine à assurer Le graissage et l'étanchéité autour d'un arbre rotatif traversant La paroi d'un carter contenant un fluide sous pression, Ce dispositif est applicable; notamment, aux arbres de commande de pompes et présente un intérêt particulier pour les arbres'de pompes pour combustibles Liquides.
Suivant une disposition courante on prévoit, dans ce bat, entre un épaulement de l'arbre rotatif et la paroi interne du carter ou du coussinet de l'arbre, une portée jointive sur laquelle L'arbre est rappelé longitudinalement par un ressort prenant appui sur le carter, En outre, une chambre alimentée en huile sous pression est ménagée dans le coussinet autour de l'arbre et assure le graissage de ce coussinet; la portée jointive de l'arbre séparant
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l'huile du fluide pompé.
Cette disposition présente un inconvénient; en effet, la pression d'huile agissant jusqu'à La portée de joint détermine sur L'arbre une poussée s'exerçant en sens inverse de La pression exercée par Le ressort.
IL en résulte que lorsque cette pression d'huile se ma- nifeste, elle diminue et peut même annuler l'appui de l'épaulement de l'arbre sur La portée jointive du coussinet, ce qui peut occasionner une perte d'étanchéité et Le passage d'unie quantité importante d'huile dans Le fluide pompé, On peut remédier à cet inconvénient en augmentant la puissance du ressort de pappel; mais si pour une raison quelconque, la pression d'huile diminue ou cesse de se manifester, La forte pression exercée par le ressort, alors que L'efficacité du graissage diminue ou devient nulle, peut provoquer un grippage des parties frottantes et une avarie grave. Cette éventualité est particulièrement possible à La mise en route, Lorsque l'huiLe n'a pas encore eu le temps de garnir Les parties frot- tantes.
Selon d'autres dispositions connues, La portée join* tive s'effectue entre un épaulement de L'arbre et La paroi externe du carter, une chaiabre d'huile étant ménagée dans un prolongement du carter et Le ressort s'appuyant sur Le couvercle de la chambre d'huile, Dans ce cas, La pression de L'huile s'exerce sur la section de 1'arbre et s'ajoute, en totalité à la pression provoquée par le ressort.
Mais, dans beaucoup de mécanismes, Le taux de la pression de graissage est élevé et iL peut en résulter une poussée excessive sur La portée jointive; En outre, dans ce cas. La-.partie de l'arbre située an-delà de l'épaule- ment, et se trouvant précisément clans le coussinet, ne re- @
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çoit aucun graissage et risque de gripper ou de s'user rapidément.
Le dispositif de graissage et d'étanohéité pour arbre rotatif perfectionné selon L'invention remédie aux divers
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inconvénients oi-desause IL est remarquable notamment en ce que Marbre comporte de part et d'autre d'une chambre à'huile ménagée dans le coussinete deux épaulements appuyés d*une manière étanche sur deux portées solidaires du carter ou du coussinet et dont L'une au moins est élastique. ses épaullements étant disposés de telle manière que la pression d'huile exerce des poussées de sens inverse sur ces &p= épaulements. Dans ces conditions, lorsque L'huile garnit La chambre
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de graissage assurant La lubrification de L'arbre, sa pression se manifeste simultanément et en sens inverse sur Les deux épaulements de L'arbre rotatif.
Par construction, on peut donc aisément obtenir que les
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deux surfaces sur lesquelles La pression d'huile etexeroe soient égales ou que l'une de ces surfaces présente par rapport
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à 1tautre une prédominance déterminée.
Suivant une autre caractéristique de Linvention 1'accs de l'hailo jusqu"aux deux épaulements est facilité par des rainures débouchant de part et d'autre pratiquées dans Le coussinet et qui servent en. même temps de pattes daraignée de graissage.
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Selon un mode cl%x4oiltiont un ressort ou autre dispositif élastique prenant appui sur Le carter ou coussinet pousse éLas'" tiquement un piston on autre organe analogue contre L'un des épaulements de L*arbre, aixec lequel épauLement ce piston ou organe analogue forme un joint étanche, ett sous LUOtiOn de La poussée élastique ainsi exercée sur Learbre,,,Ilautre épaule= ment dudif arbre prend Accotement appui sur la surface correa-
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pon&a&te du aar%pr ou. coussinet.
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De préférence, c'est l'épaulement de l'arbre situé du côté du fluide sous pression qui prend directement appui sur la surface correspondante du carter ou du coussi- net, tandis que etest sur L'autre épaulement situé à l'extérieur du carter que prend appui le piston ou autre organe analogue poussé par le ressort ou autre dispositif élastique,
Suivant une autre caractéristique de L'invention, L'alimentation en huile sous pression est assurée par L'intermédiaire d'un accumulateur de pression fermé par un clapet empêchant le retour vers la source d'huile sous pression. La chambre de graissage est ainsi maintenue sous pression même à l'arrêt, Lorsque Le débit de La source d'huile est suspendu.
Bien entendu, la source d'huile sous pression peut être soit indépendante du dispositif considéré, soit incorporée à ce dispositif.
L'invention a également pour objet les diverses applications de ce dispositif de graissage et d'étanchéité pour arbre rotatif et en particulier les pompes, à com- bustibles liquides ou autres, munies d'un tel dispositif,
D'autres caractéristiques résulteront de la description qui va suivre.
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la fig. L est une coupe suivant L'axe de L'arbre rotatif d'un mécanisme suivant l'invention, La source d'huile sous pression étant indépendante du dispositif;
La fig, 2 est une coupe transversale partielle du dispositif suivant La ligne 2-2 de La fig.
L;
La fig, 3 est une coupe partielle d'un mécanisme selon 1=invention appliqué à une pompe d'alimentation en aombus tible d'un moteur et dans Lequel mécanisme le piston reoe-
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vaut la pression d'huile est un piston élastique constitué par
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une.membrane souple* la souroe dhuila étant également indépen- dante du dispositif;
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la fige 4 est une eonpe vertioal-e longitud1le d'une va- 1te dans LaquelLe La source dth11e sous pression est 1noor porée a mécanisme lu1mte;
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la fîg4 5 est une coupe verticale transversale suivant L'a Ligne 05 de' la fig, 4* Stilirant l'exemple d'exêaution représenta aux fig< 1 et dans Le carter L qui contient sur la gauche de la figu.re un fluide sous pression, est disposé un coussinet 3 dans lequel tourne un arbre 3 entraîne, en rotation par exemple d'un
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aacouple#nt par tournevis 4* Dans le coussinet $. est ménagée une chambre,5 communiquant Àar un canal 6 avec une cavitê êta formant ¯aclaaala%ear'àe pression.cette'ouvit4 est relîée à une source d'halte sons pression au moyen dtun canal 8 et par Lln!* termédiaire dun clapet 9.
constitué par exemple par une bille rappelée par un ressort,
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L*arbre rotatif 3 comporte un epeulement 10 appuyè sur une portée annulaire 1L ménagée en bout du aoussinet 2, L,arbre 3 est appuyé sur cette portée 11 par un ressort 12 comprimé entre le carter 1 et une pièce 13 formant piston et coulissant dans un alésage 14, ménagé dans le carter 1 concentriquement à l'axe de l'arbre rotatif. Le liston 13 est applique par Le ressort 12
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sur L'tembase 15"tormant épaulement de butée. dtune douille 16 eme manchée serrée sur l'arbre et rendue solidaire dudit arbre au
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moyen par exemple d'une broohe 17 qui fixe également le tou;xne..., vis 4.
La 'broche 17 est maintenue en place par une firette l8 retenue par un frein en corde à piano 19e Le piston 13'est engagé sur Ltextrêmite du ooussinet 3 8pr cette eEtrëmité est mé .
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nagé un méptgt 20 (figez) et le'
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trou axial 21 du fond du piston 13 est prévu avec une forme analogue; de telle façon que ce piston peut coulisser dans Le sens longitudinal,, mais ne peut pas être entraîna en rotation par la butée 15 sur Laquelle il appuie et qui tourne avec l'arbre 3.
Des rainures on pattes d'araignée 22 sont pratiquées de part en part dans le coussinet entre La chambre 5 et les épaule- ments 10 et 15 de L'arbre 3. Un jeu suffisant est ménagé entre le trou. 21 du piston et le coussinet 3 pour que l'huile puisse ga- gner la chambre 23 dans laquelle est logé Le ressort 12.
On voit que le ressort 12 s'appuyant sur Le carter 1, appuie sur la butée 15 par L'intermédiaire du piston 13 ce qui a pour effet de rappeler sur la portée d'étanohéité 11 l'épaulement 10 de L'arbre 3.
L'huile sous pression arrivant par le canal 8 pénètre puis dans l'accumulateur 7 en soulevant Le clapet 9/,par Le canal 6 arrive dans La chambre 5. De là, elle est distribuée d'une part autour de L'arbre jusqu'à la portée d'étanchéité 11, d'autre part autour de l'arbre jusqu'au piston 13, grâce aux rainures ou pattes d'araignées 22 pratiquées dans Le coussinet de telle sorte que l'arbre 3 est graissé correctement et qu'en même temps La pression d'huiLe est transmise rapidement jusqu'aux deux épaulements 10 et L5 de l'arbre rotatif 3,
On voit que la pression d'huile se manifeste simultané- ment d'une part sur L'épaulement LO dans La partie ab comprise à l'intérieur de La portée 11 et d'autre part sur la partie centrale de L'épaulement 15 et sur le piston 13 dans La cham- bre 23 ménagée entre Le fond de L'alésage 14 du carter et le piston 13, ce dernier s'appuyant d'une manière étanohe sur l'épaulement 15.
Si les deux surfaces recevant la pression d'huile sont
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équivalentes, il y a évidemment équilibre et la pression d'huile ne modifie pas les conditions de fonctionnement existant avec le ressort 12 de rappel seul. Ce cas peut présenter de L'intérêt lorsque la pression d'huile n'est pas constante.
Si une prédominance existe en faveur de l'épaule-; ment auxiliaire 15 opposé à celui 10 formant joint avec le liquide ou autre fluide pompé dans le carter 1, la pression de l'huile provoque une augmentation de pression sur l'épaulement principal 10 donnant un accroissement d'étanchéité à ce joint et sopposant efficacement à toute fuite du fluide pompé vers L'extérieur, comme à tout passage excessif d'huile dans le fluide pompe..
C'est le cas le plus généralement utilisé pour Les pompes à combustible Liquider - Si,. au contraire, la prédominance existe en faveur de l'épaulement principal 10 formant joint avec le fluide pompé, la pression de l'huile provoque le passage dans le fluide pompé d'une certaine quantité de Lubrifiante ce qui dans certains cas peut être un but recherché.
On peut noter d'ailleurs que la poussée additionnelle sur L'arbre 3 résultant de cette disposition étant créée par l'action différentielle de la pression d'huile sur deux surfaces, on peut l'établir avec beaucoup de préci- sion et en quelque sorte doser exactement L'effet de la pression d'huile sur l'étanchéité du joint principal (10, 11)
Comme déjà dit, on peut. selon les cas, la prévoir telle que l'on obtienne le passage dans le fluide pompé d'une quantité d'huile déterminée.
ou au contraire l'êtrablir de telle façon que la consommation d'huile soit réduite au minimum compatible arec un fonctionnement correct,
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Cette disposition donne également la possibilité d'utiliser pour le rappel de l'arbre 3 sur la portée prin- cipale 11 un ressort 12 aussi faible qu'il est nécessaire pour n'oooasionner aucun grippage à la mise en route,
On voit également que du fait de cette construction, un matelas d'huile sous pression se trouve mainteau entre deux portées jointives (10, 11) (13, 15) et le olapet 9 de l'accumulateur. Si la pression de cette huile est supérieure à la pression du fluide pompé, aucune fuite ne peut évidemment se produire en marche.
Selon La pression résul- tante exercée comme il a été exposé plus haut, sur La surface jointive 11 entre l'huile et le fluide pompé, une quantité plus ou moins grande d'huile traverse cette portée 11 et la Lubrifie.
Le joint entre le piston 13 et l'épaulement 15 consomme également une certaine quantité d'huile qui retourne vers le mécanisme d'entratnement. La source d'huile compense constamment l'huile consommée, à l'arrêt, aucune consommation d'huile ne se produit plus, et le matelas d'huile se maintient très longtemps entre les portées jointives (10, IL) (13, 15) et le clapet 9 de l'accumulateur.
L'étanchéité obtenue est donc, en permanence, consi- dérable,
La fig. 3 représente un mécanisme d'entraînement d'une pompe d'alimentation en combustible d'un moteur, ce mécanisme étant perfectionné selon l'invention.
L'accumulateur 7 est alimenté pàr Le canal 8 à partir de la pompe de graissage du moteur lui-même, L'arbre 3 de la pompe comporte l'épaulement 10 appuyé par Le ressort 12 sur la portée annulaire 11 en bout du coussinet 2.
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Selon cette variante de construction, le piston oyline drique de l'exemple précédent est remplacé par un piston élas tique jouant le même rôle et composé de deux rondelles 24 et 25 reliées de manière étanche par une membrane souple 26, susoeptible de déformation élastique dans le sens longitudinal, La rondelle 25 s'appuie sur le carter 1 par l'intermédiaire
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d'un joint fixe bzz.
La rondelle ±4 porte par une surface anna<" 1aire sur l'embrase 15 de la douille 16 formant butée et rendae solidaire de l'arbre rotatif par la broche 17 qui fixe êgalement le tournevis 4.Le ressort 12 est maintenu comprimé entre
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les rondelles 84 et 35 La rondelle bzz est centrée sur lltextré mité du aonssiÉet 2 qui comme dans Li précèdent oompct
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un Méplat afin clu.e l=extrémité àa piston 414,etique puisse ooulisser librement en longueur, mais ne prisse pas être en-
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traîné en-rotation par la batèe 15 qui tourne avec L'arbre 3, Grâce à cette dispositione le piston élastique, pièce relativement fragile, n'est soumis à aucun effort de torsion.
Il ne subit d'autre part que des déformations lougitu&ingles très faibles, De ce fait sa. conservation est parfaitement, assurée.
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Un'joint 4nnizlaire 98 est préva entre la butde 16 et 1?arbre 3 Les deux 4peulemente et leurs portées sont étgblîs de
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telle façon que la section utile sur Laquelle a4exerae la D a3
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sion (Ithtilb du. attd de lt4PauLement 15 est Légèrement supéf rieure à la section utile sur Laquelle etexerce La pression dhuile du côté de ltêpaulement 10.
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LÍhuile sous pression arrivant comme il a été exposé priécédemment dans la chambre 5 exerce une poussée qui se manifest te simultanément sur Les cieux épaulements. Du fait de la difo fèrenoe des surfaces utiles, la poussée réxultante s'exerce dans le même sens que la pression déve
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loppée par le ressort 12, ce qui augmente l'étanchéité du joint (10, 11). le matelas d'huile sous pression est maintenu efficacement entre Les deux joints (10, 11) (15, 24) et grâce à l'accumulateur 7 et au clapet 9 prolonge son action après L'arrêt du moteur.
Les fig, 4 et 5 représentent une variante de cons- traction dans Laquelle a source dthuile sous pression est incorporée au mécanisme lui-même et est constituée par une pompe à huile auxiliaire débitant dans la chambre de graissage 5 du coussinet 2 de 1.* arbre 3.
Suivant cette réalisation. ltarbre 3 comporte une partie excentrée 29 formant came, agissant sur un piston 30 par l'intermédiaire d'une tige 3L coulissant à travers un presse-étoupe 32a et une bague 32, Cette bague est ellemême fixée à l'extrémité de la pièce 33 constitiuant le cy- lindre de La pompe à huile et qui est fixée dans le carter 1. Un ressort à boudin 35 est maintenu comprimé entre Le piston 30 et un bouchon 35 Tissé dans Le carter. Le cylindre 33 communique par un canal 36 avec une cavité 37 ménagée dans Le carter et recueillant le Lubrifiant provenant du moteur par L'ouverture 38 et Le trou 39, Un oanal de retour 40 évite toute compression d'huile au-dessous du piston.
Au-dessus du piston 30, le cylindra 33 communique par un canal 4L, à travers un clapet 42, et par un canal 43 (fig. 5) avec la chambre 5, Cette ohambre 5, à son tour, communique avec l'accumulateur 7 par le trou 44 et à tram vers le clapet 9.
La chambre 7 de l'accumulateur communique par nn canal. 45 avec une gorge 40 annulaire ménagée entre deux portées concentriques 11 du coussinet 2.
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On voit que lorsque l'arbre 3 est entraîné en rota--
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1iont.'ls came 29 provoque Le mouvement de hàlit en bas du piston 30 en comprimant le ressort 34. Au point bas de sa course desoendante.
Le piston 30 déoo.vre L'orifioe du canal 36, ce qui permet à l'huile de remplir le cylindre 33 un-4d6ssa8 du piston La course de refoulement s.opère ensuite sous ltaetion du ressort 34 et par ltintermédiaire du canal 4L, du clapet 42 et du oàà&1 fa dans la chambre 5 du. coussinet Ce refoulement a lieu sous pression sens' siblement constante et à un taux déterminé par le tarage du ressort 34. De La chambre 5, L'huile est conduite par
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des pattes d'araignée aa luaqu'à la portée double détaNché té LI et jusqutà la portée du piston lastique. En outre,* cette huile pénètre dans l'aaaamnlatenr 7 en soulevant le olapet 9 et L'huile de L* accumulateur est dirigée dans La gorge 46 ménagée dans La portée d2ta,nohit 11 et de là par les pattes dtaraignêe 22 dans la chambre 5.
Naturellement ltinvention n'est nullement Limitée aux modes d'exécution représentés et décrits qui nxont été choisis g,uà titre cltex'emPL64 REVENDICATIONS 1 - Un dispositif destine à assurer le graissage et l'étanchéité autour d'un arbre rotatif traversant la
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paroi à'nn carter contenant u,n fluide sous pression, clraotêriad en oe que L'arbre comporte, de part et diantre dtune chambre d'huile ménagée dans le coussinet, deux rez aulemnts appuyés d*i.e manière étanche sur deux portées solidaires du carter ou du coussinet et dont lune au moins est élastique' ces épaulements étant disposés de telle manière que La pression dhuile exerce des poussées
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de sens inverses sur ces deux épunlenentxo
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