BE543906A - - Google Patents

Description

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   La présente invention concerne un dispositif d'étanchéité pour arbres de machines ou analogues dans lequel on réalise. - une fermeture étanche entre une paire d'éléments rotatifs l'un par rapport à l'autre, par exemple entre un arbre et une paroi à travers laquelle cet arbre passe. 



   Dans un tel dispositif d'étanchéité, une bague d'étanchéité est portée par l'un des deux éléments et présente une face de joint dans un plan transversal par rapport à l'axe de la rotation relative et venant en engagement avec une face analogue 

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 de l'autre élément. Afin de permettre un mouvement axial relatif des éléments pour compenser l'usure des faces du joint, et pour fournir des tolérances dans le montage du dispositif d'étanchéité, il est nécessaire de permettre un mouvement axial relatif entre la bague d'étanchéité et l'élément qui porte cette bague, et il est évidemment nécessaire de maintenir un joint étanche entre la bague et l'élément qui la porte.

   La présente invention concerne un dispositif d'étanchéité pour arbres de machines ou analogues du type ayant un diaphragme pour effectuer la fermeture étanche. 



   L'un des problèmes rencontrés jusqu'ici eri connexion avec de tels dispositifs d'étanchéité se rapporte à la connexion du diaphragme à la bague d'étanchéité et   à l'élément   de support de cette bague. Un autre problème en connexion avec ce disposi- tif d'étanchéité concerne le support de la bague d'étanchéité qui de préférence est en matière lubrifiante, telle que du carbone ou analogue, ces matières étant en général très fragiles. 



  Les supports de la bague d'étanchéité prévus jusqu'à présent n'ont pas été entièrement satisfaisants parce qu'ils tendent à briser la bague d'étanchéité et/ou ne supportent pas cette bague d'une manière sûre. 



   Il est de plus désirable que le joint soit aussi compact que possible et que ses éléments puissent être fabriqués et assemblés d'une manière facile et économique. 



   L'un des objets de la présente invention est de prévoir un dispositif d'étanchéité pour arbres de maenines ou analogues du type diaphragme, incorporant un support de diaphragme et dispositif de connexion améliorés. 



   Un autre objet de la présente invention est de prévoir un dispositif d'étanchéité pour arbres de machines ou analogues comprenant une.bague d'étanchéité en matière lubrifiante fragile 

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 avec des moyens perfectionnés de support pour la bague d'étan-   chéité.   



   Un autre objet de la présente invention est de prévoir un dispositif'd'étanchéité perfectionné pour arbres de machines ou analogues dans lequel une bague d'étanchéité est supportée par un diaphragme de manière à permettre un mouvement axial, dans lequel le mouvement axial permis soit maximum par rapport aux dimensions du dispositif. 



   Un autre objet de la présente invention est de prévoir un dispositif d'étanchéité pour arbres de machines ou analogues dans lequel les éléments sont fabriqués et assemblés d'une manière facile et économique. 



   Suivant la présente invention, un élément annulaire de support en matière élastique flexible est prévu, comprenant une paire de parties de manchon et une partie de diaphragme intermédiaire avec une bague d'étanchéité portée par   l'une   des parties de manchon et une bande rigide pressant l'autre partie du manchon pour la faire venir en engagement avec une surface cylindrique de l'un des éléments d'une paire d'éléments rotatifs l'un par rapport à l'autre. Un trait caractéristique spécifique de la présente invention consiste à donner à la paroi de la partie de manchon entre la bande et la surface cylindrique, une épaisseur appréciablement plus grande que l'épaisseur de la paroi de la partie de diaphragme, de manière à faciliter le montage de cette partie de manchon tout en obtenant un diaphragme de flexibilité optimum. 



   Un autre trait caractéristique spécifique de la présente invention consiste en la prévision d'une partie de flasque annulaire sur la bande rigide se prolongeant radialement vers la surface cylindrique à la jonction de la partie de   Manchon   et de la partie de diaphragme de l'élément élastique flexible pour empêcher tout mouvement de cette jonction. Le diaphragma 

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 est ainsi étiré sur la partie de flasque pour permettre un mouvement maximum de la bague d'étanchéité en direction   axiale.   



   Il est à noter que ce trait caractéristique est parti- culièrement avantageux en combinaison avec le trait   caractéristi-   que selon lequel la partie du manchon présente une paroi d'épais- seur appréciablement plus grande que celle de   la   partie de diaphragme, par cela que la flasque de la bande rigide ne 'doit pas mordre dans la matière pour pouvoir empêcher de   Manière   sûre un mouvement de la jonction de la partie de manchon et de   la   partie de diaphragme. 



   Selon un autre trait caractéristique de la présente invention, l'une des parties de manchon de l'élément élastique de support a un diamètre appréciablement plus grand que l'autre, et un ressort hélicoïdal de compression qui est prévu pour pousser la bague d'étanchéité axialement de manière à exercer une pression entre les surfaces du joint étanche, présente un profil de forme générale conique,   c'est-à-dire   qu'il tourne en spirale vers l'extérieur depuis la partie de manchon   à   diamètre plus petit vers la partie de manchon à diamètre plus grand, Avec cet arrangement, les éléments s'emboîtent l'un dans l'autre et il y a possibilité d'un mouvement axial maximum par rapport à la longueur axiale de l'unité. 



   Un autre trait caractéristique.de la' présente invention concerne le support de   la   bague d'étanchéité, lequel ainsi qu'il a été mentionné ci-dessus, est fait de préférence en   matière     lubrifiante,   telle   que   du carbone* De telles matières   sont'   très fragiles et possèdent une faible résistance au cisaillement et aux efforts de tension par rapport à la résistance à la compression.

     Suivsnc   la   présente   invention, la bague   d'étanchéité   présente des surfaces parallèles orientées en directions axiale- ment opposées, et des moyens de serrage sur une bande de support sont prévus pour engager ces surfaces opposées de la bague 

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 d'étanchéité et exercer sur elles des efforts de compression. 



  ' Avec cet arrangement, la bague d'étanchéité est tenue en position de manière sûre sans aucune tendance à provoquer   .   la rupture de cette bague. Il est à noter qu'il a été proposé d'exercer des efforts de retenue sur la surface cylindrique interne de la bague d'étanchéité afin de la tenir en place, mais ces efforts produiraient des tensions dans la bague occasionnant sa rupture. 



   L'invention envisage d'autres objets, traits caractéris- tiques et avantages plus spécifiques, qui apparaîtront de manière plus claire de la description détaillée qui suit en se reportant aux dessins ci-joints qui montrent des modes préférés de réalisation. 



   Dans ces dessins, 
La figure 1 est une vue sectionnelle d'une partie de dispositif d'étanchéité pour arbres de machines construit selon les principes de la présente invention. 



   Les figures 2 et 3 sont des vues sectionnelles le long des lignes   II-II   et III-III de la figure 1. 



   La figure 4 est une vue sectionnelle d'une partie   d'un   autre mode de réalisation préféré de dispositif d'étanchéité construit selon les principes de la présente invention, et 
La figure 5 est une vue correspondante à une partie de la figure   4,   à échelle réduite, les diverses parties étant illustrées en positions relatives différentes pour illustrer l'action de flexion du diaphragme. 



   Le chiffre de référence 10 désigne d'une manière générale un dispositif d'étanchéité pour arbres de machines construit selon les principes de la présente invention. Ce dispositif d'étanchéité 10 comprend une enveloppe cylindrique de support   11   pouvant être fixée à l'intérieur de l'ouverture d'un élément de paroi 12 à travers laquelle passe un arbre 13, le but du dispositif 10 étant, de fournir un joint étanche entre l'arbre 13 et l'élément de paroi   12 .   

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   Afin d'arriver à ce but, un disque 14 est disposé à l'intérieur de l'enveloppe 11 et est fixé sur   l'arbre     13,   de préférence au moyen d'une rondelle d'étanchéité 15. Le disque 14 présente une face de joint 16 qui vient en engagement avec une face de joint 17 d'une bague d'étanchéité 18, supportée par l'enveloppe 11 au moyen d'un élément de diaphragme   19,   et un ressort hélicoïdal de compression 20 est prévu pour presser la face 17 contre la face 16. 



   Un élément de diaphragme 19 comprend une première partie de manchon 21 retenue entre une bande rigide 22 et la surface cylindrique interne de l'enveloppe 11, et une deuxième partie de manchon 23 associée avec la bague d'étanchéité 18. L'élément de diaphragme 19 comprend de plus une partie de diaphragme intermédiaire 24 connectant les parties de manchon 21,23 entre elles. La partie de diaphragme 24 peut avoir une configuration partiellement repliée, comme illustré, afin de permettre un mouvement axial maximum de la bague d'étanchéité 17 par rapport à l'enveloppe 11. 



   Un trait caractéristique spécifique de la présente invention consiste à donner à la paroi de la partie de manchon 21 une épaisseur appréciablement plus grande que celle de la paroi de la partie de diaphragme 24, afin de faciliter le montage de la partie de manchon 21 tout en conservant à une partie de diaphragme la flexibilité optimum. Comme   illustré,   la paroi de la partie de manchon 21 présente une épaisseur qui est environ le double de l'épaisseur de la paroi de diaphragme 24. 



   Un autre trait caractéristique spécifique de la   présente   invention consiste en la prévision d'une flasque annulaire 25 sur la bande rigide 22 se prolongeant radialement vers l'extérieur vers la surface cylindrique interne de   @enveloppe   11 à la jonction entre la partie de manchon 21 et la de 

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 diaphragme 24 de l'élément de diaphragme 19. Avec cet arran- gement, le diaphragme est ainsi étiré sur la flasque 25 afin de permettre un mouvement maximum de la bague d'étanchéité en direction axiale par rapport au diamètre de l'assemblage. 



   Il est à noter que la prévision de la partie de flasque 
25.est particulièrement avantageuse en combinaison avec le trait caractéristique selon lequel la partie de manchon 21 a une épaisseur de paroi plus grande que celle de la partie de diaphragme 24, par le fait que la partie de flasque 25 ne doit pas venir mordre dans la matière pour pouvoir empêcher de manière certaine un mouvement de la jonction de la partie de manchon 21 avec la partie du diaphragme 24. 



   La partie de manchon 23 de l'élément de diaphragme 19 est disposée entre une surface cylindrique 26 orientée radialement vers l'intérieur de la bague 18, et la surface externe d'un manchon cylindrique 27, La partie de manchon 23 peut être comprimée   suffisamment;   pour maintenir de'manière   ' sûre   la bague 18 sur   le   manchon 27. Cependant, cette compression produirait des tensions dans la,bague 18 et entraînerait facilement des fissures dans cette bague, laquelle est en matière lubrifiante fragile, telle que du carbone, qui présente une faible résistance aux efforts de cisaillement et de tension.

   Ces matières cependant, présentent une résistance relativement élevée aux efforts de compression et selon un trait caractéristique important de la présente invention, une partie de l'anneau 18 est retenue entre une flasque   annulaire   
28 du manchon 27 et une rondelle 29, une partie de l'élément de diaphragme 19 qui s'étend radialement étant disposée entre la rondelle 29 et la bague d'étanchéité 18. - 
Il est important que la rondelle 29 ait une forme légèrement en assiette telle qu'une partie du bord externe 30 de, cette rondelle vienne mordre dans l'élément de diaphragme 19 

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 en un point écarté d'une distance appréciable de la surface interne 26 de la bague 18.

   Avec cet arrangement, la pression exercée sur la bague 18 est répartie de manière plus uniforme afin d'exercer des efforts de compression plus uniformes sur la partie de la bague 18 qui est disposée entre la flasque 28 et la rondelle 29. Il est à noter que la rondelle 29 et la bande 22 sont de préférence formées par estampage en partant d'une seule pièce, la rondelle 29 ayant un diamètre extérieur égal au diamètre intérieur d'une partie de flasque 31 sur la bande 22 qui est engagée par le ressort 20. Dans l'opération d'estampage, la   rondelle.29   aura une configuration en assiette telle qu'illustré.

   On a jadis pensé qu'il était nécessaire de redresser la rondelle 29 mais il a été trouvé maintenant non seulement que le redressement n'était pas nécessaire mais que des résultats beaucoup meilleurs, étaient obtenus en employant la forme en assiette. 



   Lors de l'assemblage, la rondelle 29 est glissée sur le manchon 27 et pressée contre l'élément de diaphragme 19. 



  On insère alors un outil biseauté dans l'extrémité du manchon 27 pour dilater cette extrémité et pour déplacer et bloquer la rondelle 29 de manière serrée contre l'élément de diaphragme 19. 



   Pour empêcher la rotation de la bague 19 par rapport au manchon 27, cette bague 18 est formée en des points diamétrale- ment opposés avec des rainures destinées à recevoir des saillies 32 et 33 formées par déformation de la flasque 28. 



  De plus, la surface interne 26 de la bague 18 présente des encoches 34 et 35 recevant une saillie de la partie de manchon 23 de l'élément de diaphragme 19, les encoches 34, 35 étant de préférence situées en des positions diamétralement opposées en ligne à angle droit par rapport à une ligne diamétrale passant par les saillies 32,33 de la flasque 28. 



   Il est à noter que la partie de manchon 21 de l'élément de diaphragme 19 présente un diamètre apprécialbment   plus   grand 

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 que celui de la portion de manchon 23 et que le ressort héli- coidal 20 présente un profil de forme générale conique,de   telle'   sorte qu'il monte en spirale vers l'extérieur à   partie     d'une" spire   à petit diamètre adjacente à la partie de   manchon 2?   vers une partie de manchon à diamètre plus grand venant engager la flasque 31 adjacente à la portion de   manchon 21.     Avec,cet   arrangement, les diverses parties sont emboîtées entre elles et on rend possible un mouvement axial maximum de la bague d'étan- chéité 18 par rapport à la dimension axiale de l'ensemble.

   Il est      à noter que puisque les spires adjacentes du ressort 20 ont des diamètres différents, les spires ne peuvent pas s'engager entre elles pour délimiter le mouvement axial. De plus, il est à noter que cet arrangement présente un avantage au point de vue de l'économie de fabrication de l'ensemble parce que, ainsi qu'il a été dit ci-dessus, la bande 22 et la rondelle 29 peuvent   être 1   estampées à partir d'une seule pièce. 



   Un trait caractéristique du dispositif d'étanchéité 10 consiste en la configuration de la bague d'étanchéité 18 par rapport aux autres éléments constituants de manière à obtenir un équilibre de pression. Le fluide sous pression dans l'espace situé sur l'un des côtés du joint étanche agira sur une surface' 
36 de la partie de diaphragme   24   pour produire un effort qui éloignera la bague d'étanchéité 18 du disque ou anneau coopérant 14. 



   Cependant, ce fluide sous pression est également appliqué à une partie de surface 37 de la bague 18 pour développer un effort' . 



   , d'équilibre pressant la bague 18 contre la bague 'coopérante 14. 



   Le fluide sous pression dans l'espace situé du coté opposé du joint agira sur une surface 38 de la partie de diaphragmé '24   contre surface rondelle pour la ba ue et contre la surface de la rondelle 29 pour presser la bague 18   contre la bague correspondante 14 et ce fluide sous pression agira également sur une partie de surface 39 de la   lingue     d'étan-   chéité 18 et sur la surface de la flasque 28 pour produire un 

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 effort d'équilibrage   écartant   la bague 18 de la bague corres-   pondante   14.

   On   réali@@ par   conséquent une action d'équilibrage, et la seule limitation imposée concernant la pression pouvant être emprisonnée est celle imposée par la résistance du diaphragme 
L'enveloppe   11   présente des flasques d'extrémité 40 et 41 pour enfermer tous les éléments constituants de l'assemblage à l'intérieur de cette enveloppe et former ainsi une unité complète en elle-même. Dans certaines applications, il n'est ni nécessaire ni désirable de prévoir une telle unité complète et dans ce cas, on peut supprimer l'enveloppe 11 et ainsi que montré dans la figure   4,   la partie de manchon 21 de l'élément de diaphragme 19 peut pénétrer directement dans une ouverture de l'élément de paroi   42.   



   La figure 4 montre également une bague d'étanchéité 43 ayant une face de joint 44 venant s'engager avec la. face d'une bague correspondante   45   portée par un arbre 46. La bague 43 est beaucoup plus petite que la bague 18 et ne présente pas des parties de surface d'étendue appréciable comme les parties de surface 37, 39 de la bague 18, de sorte qu'on n'obtient pas un équilibre de pression. Cependant, on peut avantageusement employer la bague 43 dans les applications où le fluide à haute pression agit sur la surface interne 38 de la partie de dia- phragme 24, de sorte que la pression entre les faces du joint augmente lorsque la pression du fluide augmente, et il n'y a pas de problème pour la séparation des faces du joint l'une de l'autre. 



   La figure 5 montre la manière dont la partie de diaphragme 24 est étirée et montre comment un grand mouvement axial de la bague d'étanchéité est possible avec la construction selon la présente invention. 



   Il est à noter que le couple moteur est transmis entre 

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 la bande 22 et le manchon 27 au moyen du ressort 20 et les extrémités du ressort 20 sont repliées pour pénétrer dans des ouvertures (non montrées) de la flasque 31 et de la rondelle 29. 



   Cette rondelle 29 présente également des ouvertures qui reçoi- vent des prolongements de l'élément de diaphragme 19 pour bloquer de manière plus sûre l'élément de diaphragme 19 et la bague 18 et l'empêcher de tourner par rapport à cette rondelle. 



   Il est bien entendu que l'on pourra apporter de nombreuses modifications et variantes sans sortir de l'esprit et de la portée de la présente invention.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS ET RESUME.

   1. Dans un dispositif d'étanchéité pour arbres de machines )u analogues, réalisant un joint étanche entre une paire l'éléments rotatifs l'un par rjapport à l'autre, la combinaison comprenant un élément annulaire de support en matière élastique flexible comprenant une première et une deuxième portion de Manchon et une portion intermédiaire de diaphragme,, une bague l'étanchéité portée par la première portion de manchon et , présentant une face de joint adaptée à coopérer avec une face joint sur l'un des deux éléments à rotation relative pour former un joint étanche, et une bande rigide pour presser la seconde portion de manchon et la faire venir en engagement avec la surface cylindrique de l'autre élément rotatif,

   la paroi de la seconde portion de manchon ayant une épaisseur appréciablement plus grande que l'épaisseur de la paroi de la portion de diaphragme afin de faciliter le montage entre La bande rigide et la surface cylindrique de l'autre élément rooatif.

   2. Dans un dispositif d'étanchéité pour arbres de machines ou analogues, réalisant un joint étanche entre une paire <Desc/Clms Page number 12> d'éléments rotatifs l'un par rapport à l'autre, la combinaison comprenant un élément annulaire de support en matière élastique flexible comprenant une première et une deuxième portion de manchon et une portion intermédiaire de diaphragme, une bague d'étanchéité portée par la première portion de manchon et présentant une face de joint adaptée à coopérer avec une face de joint sur l'un des deux éléments à rotation relative pour former un joint étanche, et une bande rigide pour presser la seconde portion de manchon et la faire venir en engagement avec la surface cylindrique de l'autre élément rotatif, 1!-une EMI12.1 des.niteslportj:ons3de:;

   manchon ayant un diamètre appréciablement plus grand que l'autre et un ressort hélicoïdal de compression s'étendant axialement et en spirale depuis une partie à diamètre plus grand adjacente de l'une des dites portions de manchon jusqu'à une partie à diamètre plus petit adjacente à l'autre portion de manchon, et agissant entre ces portions de manchon pour presser la bague de joint axialement par rapport à cette bande et par rapport à l'autre élément rotatif.

   3. Dans un dispositif d'étanchéité pour arbres de machines ou analogues, réalisant un joint étanche entre une paire d'élé- ments rotatifs l'un par rapport à l'autre, la combinaison comprenant un élément annulaire de support en matière élastique flexible comprenant une première et une deuxième portion de man- chon et une portion intermédiaire de diaphragme, une bague d'étanchéité portée par la première portion de manchon et présentant une face de joint adaptée à coopérer avec une face de joint sur l'un des deux éléments à rotation relative pour..

   former un joint étanche, et une bande rigide pour presser la seconde portion de manchon et la faire-venir en engagement avec la surface cylindrique de l'autre élément rotatif, la dite bande ayant une portion de flasque annulaire se prolongeant <Desc/Clms Page number 13> radialement vers la surface cylindrique de l'autre élément rota- tif à la jonction de la seconde partie de manchon et de la portion de diaphragme pour empêcher cette jonction de se mouvoir 4. Dans un dispositif d'étanchéité pour arbres de machina ou analogues destiné à réaliser un joint étanche entre une pair'4 d'éléments rotatifs l'un par rapport à l'autre,

   une bague d'étanchéité en matière lubrifiante fragile ayant une face de joint disposée à coopérer avec une face de joint analogue sur l'un des éléments à rotation relative et ayant des surfaces parallèles orientées en directions axialement opposées, un manchon de support pour la bague d'étanchéité, et des moyens de serrage sur le dit manchon venant engager les dites surfaces du joint d'étanchéité pour exercer sur elle des efforts de compression.

   5. Dans un dispositif d'étanchéité pour arbres de machines ou analogues destiné à réaliser un joint étanche entre une paire d'éléments rotatifs l'un par rapport à l'autre, une bague d'étanchéité en matière lubrifiante fràgile ayant une face de joint disposée à coopérer avec une face de joint analogue sur l'un des éléments à rotation relative et ayant des surfaces parallèles orientées en directions axialement opposées, un manchon de support pour la bague d'étanchéité, et des moyens de serrage sur le dit manchon venant engager les dites surfaces du joint d'étanchéité pour exercer sur elle des efforts de compression, les dits éléments de serrage comprenant un élément en matière élastique pressé contre au moins l'une des dites surfaces. o.

   Dans un dispositif d'étanchéité pour arbres de machines ou analogues destiné à réaliser un joint étanche entre une paire d'éléments rotatifs l'un par rapport à l'autre, une bague d'étanchéité en matière lubrifiante fragile ayant une fa.ce de joint disposée à coopérer avec une face de joint analogue sur l'un des éléments à rotation relative et ayant des surfaces <Desc/Clms Page number 14> parallèles orientées en directions axialement opposées, un manchon de support pour la bague d'étanchéité,

   et des moyens de serrage sur le dit manchon venant engager les dites surfaces du joint d'étanchéite pour exercer .sur.elle des efforts de compression et des moyens venant en engageaient l'un avec l'autre disposés entre la bague d'étanchéité et le manchon de support pour empêcher une rotation relative de ces deux éléments.

   7. Jans un joint d'étanchéité pour arbres de machines ou analogues, adapté à réaliser un joint entre une paire d'éléments rotatifs l'un par rapport à l'autre, la comeinaison comprenant un élément annulaire de support en matière élastique flexible comprenant une première et une deuxième portion de manchon et une portion de diaphragme intermédiaire, une bague d'étanchéité portée par la première portion de manchon et pré- sentant une face de joint adaptée à coopérer- avec une face de joint sur l'un des deux éléments à rotation relative de manière à former un joint étanche, et une bande rigide pour presser la deuxième portion de manchon, la faisant ainsi venir en engagement avec la surface cylindrique de l'autre élément cylindrique,

   la paroi de la deuxième portion de manchon ayant une épaisseur appréciablement plus gr.' @e que celle de la paroi de la portion de diaphragme afin de faciliter le montage entre la bande rigide et la surface cylindrique de l'autre élément rotatif, la dite bande ayant une portion annulaire de flasque se prolongeant radialement vers la surface cylindrique de l'autre élément rotatif à la jonction de la deuxième protion EMI14.1 do r!an.eha;i et de .. ccrtion de di2phraE?19 susdite )':11r etoh"" to-.'t -'"-"-#.T,re::ent de cette jonction.

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