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Garniture d'étancheité à bagues de frottement.
La présente invention concerne une garniture d'étanchéité à bagues de frottement, en particulier pour assurer l'étanchéité d'arbres tournant rapidement, vis-à-vis des nautes pressions et températures ; cette garniture comporte deux bagues de frottement pressées élastiquement l'une contre l'autre, dont l'une est fixe tandis que l'autre tourne avec l'arbre.
Le but poursuivi par l'invention est avant tout de créer un dispositif d'étanchéité pour l'arbre de la soufflerie rotative de chaudières employées à la vulcanisation du caoutchouc, la régéné- ration de vieux caoutchouc, à sécher, à la dégradation thermique de caoutchouc artificiel (Buna) ou autres buts analogues. Dans ces chaudières, un agent chauffé fluide, tel que gaz, vapeur humide ou vapeur chaude ou air chaud est souvent brassé par une soufflerie. lespressions peuvent y atteindre 10 atmosphères et plus et le. températures plusieurs centaines de degrés c.
Malgré ces dures conditiona de fonctionnement, il faut mainte-
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nir une etnchéité parfait du dispositif d'étanchéité, car, po. le régénération du vieux caoutchouc par exemple, même un faible
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défaut d'étanohéité aurait pour conséquence une attaque nu1aibl du peraoanel de .ervici. ù8 tala dispositifs d'etanchéité à badt trot tante. ne peuvent cependant le plus souvent être raiaaes, c si alors ména rien que des traces de graisae ou huile arrivent au fluide en circulation, brasse à l'intérieur de la chaudière,
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il faut craindre que la qualité da la uatiare traitée dans la chaudière an pâtisse.
Par exemple, dans la vulcanisation de cha sares en caoutchouc, de simples traces d'alent de oeraissade dans le fluide brasse, détermineraient une coloration non deairee des chaussures.
De tels dispositits d'atanchéité à bagues frottantes sont employés particulièrement quand l'asbeste employée pour les bour rabes ordinaires ou tout autre bourrade résistant à la cnaleur devient dur et sans élasticité par suite des hautes pressions et températures du fluide en circulation vis-a-vis duquel le dis. positif doit maintenir l'étanchéité, de sorte que l'on ne peut plus dès lors atteindre l'étancnéité complète.
Il s'est démontré que tous les dispositifs connus de bourra- de et J'tanchéité ne peuvent résuudre le problème de rendre etac ches autant que possible, sans emploi de moyen de graissage, les arbres tournant à grande vitesse, vis-a-vis d'un fluide en circu- lation soumis a haute pression et température élevée.
Conformément a l'invention, les deux bagues frottantes d'un
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dispositif d'étanchéité du type decrit sont faites de tuétal dur dont l'usure est a peine décelable après longtemps même pour une forte pression de serrage et une grande vitesse de rotation, et qui, en outre, maintient encore aux très hautestempératures ses propriétéa favorables de glissement et de marche. La chaleur ré- saltant du frottement ou la haute température du fluide en circu- lation ne peut déterminer l'incandescence ou le ramollissement des bagues en métal dur. Par conséquent, un refroidissement, par exemple par eau ou un griassage du dispositif conforme à l'inven-
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tion n'est pas n'c...a1re.
Suivant l'invention, la bague frottante fixe est 80uddt au côte interne d'un presse-garnituro, tandis que la bague mobile est soudée à une bague porteuse qui tourne obligatoirement avec
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l'arbre, ,nais eat déglaable dans la direction de l'axe sous l'a tion d'un ressort. De cette manière, la quantité de matière à em
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ployer pour les baguas frottantea est réduite au minimum, Si un bourrage tendre par exemple en asbeste, est utilisé co#.n.e il est connu, pour l'etanchaité vis-a-via de l'arbre de la bS6ue frottante montée déplaable axialement soue l'action d'un ressort, ou de la bague porteuse j relira, ce bourrage est rafiot nettement enfermé dans un machon en forme de douille à un fond dont le fond se trouve entre le bourrage et le ressort,
tandis qL sa surface cylindrique prend aussi bien au-dessus de la surface cylindrique du bourrage que sur la bague porteuse. Quand, confor- mément à l'invention, les deux bagues sont en métal dur, les dé- fauts résultant de l'expédition d'un bourrage mou sont considéra- blement diminués. Du fait que les bagues frottantes faites en ,nétal dur ne présentent, même pour une longue durée de fonctionne
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nent, qu'une usure extrêmement faible, le bourrage mou ne doit se deplacer que très peu ar rapport a l'arbre.
La très faiole élasticité que possède même un bourrade durci à la longue et quelque peu " cuit " à l'arbre suffit a transmet- tre la pression du ressort a la bague frottante.
Lors de l'emploi de dispositifs d'etanchéité à bagues 1'rot- tantes, il n'est jamais pratiquement possible de monter les arbres si exactement que les surfaces des deux bagues frott&ntea pres- sées l'une contre l'autre se trouvent exactement dans un mime plan. Ceci a pour conséquence, dans les dispositifs d'étanchéité connus à bagues frottantes, qu'une des bagues frottantes doit, quand l'arbre tourne, décrire constamment un mouvement serpanti forme.
On peut concevoir que pour un plus faiole nombre de tours
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le ¯' z.bra, ce mouvement est décrit effectivement ; pour de gr nombres de tours cependant, la masse des pièces combinées aux ba-
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oue. est ai brande qu'elle be permet plus ce mouvement serpenti- forme, de sorte que les surfaces des deux bagues trottant.. ne tournent plut annulairment l'une sur l'autre. Le dispositif d'e- tanchéité n'eet dès lors plua étanche et ne remplit plus qu'impar faitement son but. Il a'est en outre démontré que les deux baguas tournant concetriqueemnt l'une contre l'autre forcent facilualent. des rainures et que leur usure est beaucoup plus forte que norma lement.
Suivant l'invention dans le but d'éliminer ces defauts, il est proposé que l'une des bagues entoure avec jeu l'arbre à pendre étanche et soit fixée à son support au moyen d'un soufflet élasti- que métallique disposé concentriquement a l'arbre. De cette maniè re, cette bague peut sa régler parfaitement dans le plan dans le- quel se trouve l'autre bague. Mais en outre, on obtient de ce fait par les moyens les plus simples, un mouve,nent réciproque d'essuya- ge des deux bagues, par lequel la foraation de rainures sur les ba gues est evitée.
Dès que la baue frottante fixée à l'arbre possè- de une certaine excentricité par rapport a la baue froztante fixe il se développe une force d'attaque excentrique qui fait que l'une des Dagues décrit un mouvement circulaire par rapport à l'autre bague mouvement dout le rayon est égal a l'excentricité suivant laquelle la force aigt En outre, a l'aide du soufflet élastique, on obtient que l'emploi de tout bourrage ;ou est complètement évi- té dans le dispositif de l'invention. Comme un bourrade mou tend nécessairement dans le cours du temps à se durcir, à se pétrifier et dans certaines conditions à se Il souder Il à l'arbre, ceci représente un avantage considérable.
Suivant l'invention en outre, on utilise, comme support pour une des bagues frottantes, un presse-garniture qui est dispose dans l'espace à étanchéier, tandis qu'une bague filetée vissée sur l'arbre sert d'une part de support pour l'autre bague frottant. et d'autre part d'organe de fixation d'un palier à roulement dans le- quel l'arbre est supporté. En outre, il est recommandable de dia- poser une bague externe amovible sur une bagua intermédiaire à
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laquelle sont fixé (l'une part l'extrémité du soufflet élastique et d'autre part une des bagues frottant** ; contre cette bague filetée l'appui. une extrémité d'un ressort a boudin dont l'autr bout s'applique contre le oupport de cette bague frottant-.
De préférence, l'objet de l'invention sert à rendre étanche l'arbre d'une pompe rotative ou a'une soufflerie rotative pour une chaudière à vulcaniser, à régénérer ou à sécner. Bien que l'invention puisse s'appliquer avantageusement a rendre étanche l'arbre d'une pompe rotative ou d'une soufflerie-rotative pour de telles chaudières, elle peut s'appliquer également à rendre étan- ches d'autres arbres et en particulier à rendre étanches vis-a-ve des hautes pressions et nautes températures des arbres tearnat a brande vitesse.
Le dessin annexé représente des exemples de realisation de l'objet de l'invention ! fig.1 représente un dispositif d'étanchéité à bagues frottan tes conforme à l'invention, fig.2 est une coupe d'un ventilateur souffleur pour cnaudiè- re de vulcanisation, de régénération ou de séchage, avec disposi- tif d'étanchéité a bagues frottantes conforme a l'invention, fig.3 est une coupe longitudinale, à plus grande écnelle, d'un dispositif d'étanchéité conforme a l'invention, fig.4 est une coupe suivant la ligne III-III de la fig.3.
A la fig.l, 27 est l'arbre, qui porte la tête 28 du rotor a'une pompe ou d'une soufflerie rotative et qui doit être rendu étanche vis-à-vis de l'enveloppe 29. Un porte-garniture 30 est serré de manière usuelle par les vis 31. Il perte, soudée à sa face interne, une bague frottante 32 en métal dur. Cette bague frottante est donc fixe. Vis-a-vis d'elle se trouve une autre ba- gue frottante 33, également en .:létal dur, qui tourne avec l'arbre 27.
Silo est soudée à une bague-support 34 plus grande qui est gui- dée par une vis-guide 35 dans une courte rainure 36 de l'arbre 27 de manière a pouvoir glisser dans la direction axiale sur l'arbre, mais sans pouvoir tourner par rapport a l'arbre, cette bague-aup-
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port est prêtée en direction de l'enveloppe 29 par un bourrage ou garniture 37 en sabete logée dans un manchon 38 etplacée sous la pression d'un ressort à boudin 39 enroulé autour de l'ar bre 27 Ce ressort s'appuie en 4C contre le rotor 28.
A la fig.2, est représentée une partie d'une chaudière de vulcanisation, régénération ou séchage désignée par 1. sur une extrémité de cette chaudière, un aérateur ou souffleur 2 est mon rotatif sur un arbre 3. L'agent sous forme de vapeur ou de gaz aliinenté par la soufflerie 2 est aaire au travers des anneaux guides fixes 6 et amené u la chaudière par la lumière 25. L'arbi 3 de la soufflerie est monté rotatif dans un couvercle 4 dans le- quel est disposé un dispositif d'etanchéité 5 a bages frottante: représente en détail a la fig.3 Au cote externe du couvercle 4 est fixée une enveloppe 6, dans laquelle sont prévus deux palier:
à roulement 7,8 pour supporter l'arbre 3 A l'extrémite externe de l'arbre 3 est fixée une poulie 24 à gorges pour courroie, par laquelle l'arbre, et avec lui la soufflerie, est entraîné. Les deux paliers 7,8 sont graisses par les godets 9-10 ; la boite du palier 7 est en outre refroidie par de l'eau de refroidisse- ment qui entre par 11 et sort par 12
L'arbre 3 est rendu étanche vis-a-vis de l'intérieur de la chaudière par deux bagues frottantes 13-14 (fig.3) dont l'une 14 est fixée, par exemple par soudure, à une bague filetée 15 vissée concentriquement sur l'arbre 3. Tandis qu'un bout de cette bague filetée sert à fixer la bague frottante, l'autre bout 16 presse contre le palier a billes 7 et le maintient fixement dans sa posi. tion, ce palier s'appuyant contre un épaulement 17 de l'arbre 3.
Alors que la bague frottante 14 est fixée sur l'arbre 3, la bague frottante 13 est reliée au couvercle 4. Dans ce but, un por. te-garniture 18 est monté a la face du couvercle tournée vers l'intérieur de la chaudière, ce porte-garniture servant a la fixa- tion du bout d'un soufflet élastique en metal 19. L'autre extré- mite de ce soufflet est fixé à une extrémité d'une bagua interme- diaire 20 dont l'autre extrémité sert à porter la bague frottant*
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13.
La soufflet métalliue 19 est relié aux deux. extrémités, pa: .on diamètre interne, au porte-garniture 18 et a la bagua inter diaire 20 3ur la bagua intermédiaire est fixée de l'extérieur une bague externe amovible 21 contre laquelle s'appuie un côté d'un ressort a boudin 22 dont l'autre extrémité repose contre lE porte-garniture 18, c'eat-a-dire indirectement contre le couver- cle 4. Pour guider le ressort a boudin et la bague externe 21, une douille ou manchon 23 est disposée autour de la bague -il et est fixée au couvercle 4.
Entre la périphérie externe de la bagu externe 21 et le forage du manchon 23 d'une part, et entre la fu rage de la bague frottante 13 et la périphérie de l'arbre 3 d'au tre part, est prévu un jeu, de aorte que la bague frottante 13 peut être réglée, en utilisant l'élasticité du soufflet métalli que 19, indépendamment de l'excentricité de l'arbre 3, dans un plan parallèle a la bague frottante 14.
A la fig.4 il est montré comment, dans l'objet de l'inven- tion, pour une position excentrée de l'arbre 3, la bague frottan- te 13 aécrit du mouvement d'essuyage par rapport a la bague frot tante 14. comme pratiquement il faut toujours tenir compte d'une certaine excentricité dans le support de l'arbre 3, on peut aussi toujours escompter un mouvement d'essuyage de la bague 13 par rapport a la bague 14.
M à la fig.4 désigne le centre de la bague externe 21, donc également le centre de la bague frottante 13, tandis que la bague frottante 14 a comme centre celui de l'arbre 3. Il en résulte une force P qui agit sur la bag ua 13 et la bague 21 et dont l'ex- centricité correspond au rayon suivant lequel la bague externe 21 et la bague frottante 13 tournent par rapport à la bague 14.
Il se produit donc un mouvement d'essuyage réciproque entre les deux bagues frottantes 13 et 14, ce qui empêche la formation de rainures sur les deux bagues. Les deux baguas 13 et 14 tournent l'une par rapport à l'autre sous une pression d'application qui se compose de la force du ressort 11 et de la pression de régime, ou fonctionnement vis-à-vis de laquelle il faut assurer l'élan - chéité et qui agit en direction longitudinale sur le soufflet élas
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tique 19. Quand par exemple la bourrade tourne sans pression, il n'y a que la pression de ressort qui agit sur le* surfaces des be gues frottantes.
La pression sous laquelle les deux baguas trot- tnntes août pressées l'une contre l'autre est d'autant plue gran de que la pression de regime du fluide en circulation est plue ,grande. En général le ressort 22 n'est prévu dans l'invention qu'a titre de surate ; la pression du fluide en circulation qui agit sur le soufflet elestique suffit elle-même complètement a garantir l'etancheit.
R E S V E N D I C A T I O N S
1. Dispositif d'étanchéité à bagues frottantes, en particu lier pour rendre etanclies des arbres à rotation rapide vis-a-vis des nautes pressions et hautes températures, ce dispositif com- portant deux bagues frottantes pressees L'une contre l'autre, dant l'une est fixe et l'autre tourne avec l'arbre, caractérisé en ce que les deux bagues frottantes (32,33) sont en métal dur.