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On a décrit au brevet principal un anneau d'étanchéité composite pour arbre ou autre organe monté rotatif dans une paroi de part et d'autre de laquelle se trouvent des fluides à des pressions différentes. Cet anneau composite comprend, d'une part, une bague élastique en un matériau élastique tel que le caoutchouc, de préférence de section axiale radiale en fonne d'U, logée dans une frette externe, de telle sorte qu'une pression axiale sur cette bague provoque une diminution de son diamètre interne et, d'autre part, une bague auto- lubrifiante solidaire par l'une de ses faces de cette bague élastique, la face opposée de la bague auto-lubrifiante étant rectifiée pour assurer un joint étanche contre la surface conjuguée de la paroi traversée par l'arbre ou de cet arbre,
lorsque la bague élastique prend elle-même appui contre cet
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arbre ou cette paroi.
La présente addition a pour objet 'des perfectionnements aux anneaux composites de ce type.
Suivant l'un de ces perfectionnements, la fretin est au moins en partie noyée dans la bague élastique.
On obtient ainsi une protection complète de cette frette contre les détériorations par les agents corrosif s et/ou abrasif s.
Suivant un autre perfectionnement, la bague de section élastique comporte deux talons externes en relief protégeant les flancs de cette bague lors de ses déformations.
D'autres perfectionnements résulteront de la description qui va suivre.
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple : - la Fig. 1 est une vue partielle en perspective de la portion de bague perfectionnée suivant l'invention, compris- entre deux plans axiaux radiaux ; - la Fig. 2 en montre une application, à titre de joint, entre un arbre rotatif et une paroi traversée librement par cet arbre; - la Fig. 3 est une coupe analogue à la Fig.2, mais à plus grande échelle, d'une variante d'anneau prenant appui contre l'arbre rotatif.par sa bague autolubrifiante ; - la Fig. 4 est une coupe partielle suivant la ligne 4-4 de la ::fige 3 ; - la Fig. 5 est une coupe partielle d'une variante similaire; - la Fig. 6 est une coupe axiale radiale d'une autre variante d'anneau composite pourvu intérieurement de ressorts qui tendent à l'allonger parallèlement à l'axe;
- la Fig. 7 est une coupe partielle d'une dernière variante.
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Sur le dessin, on a désigné par les mêmes chiffres de référence qu'au brevet principal, mais avec des exposants différents, les pièces jouant le même rôle.
Selon l'exemple d'axécution représenté à la Fig.l l'anneau d'étanchéité composite A10 comporte une bague élastique le en caoutchouc naturel ou synthétique (néoprène) ou tout autre matériau élastique similaire. Cette bague a une section par un plan axial radial'en forme d'U. Elle comporte, en effet, une gorge très profonde ou cavité annu- laire 3e débouchant sur la face latérale 70, qui est plane et perpendiculaire à l'axe XX de la bague, par une ouverture circulaire 71 de largeur radiale inférieure à la largeur radiale de la portion adjacente de ladite cavité 3e.Cette bague le comporte, de part et, d'autre de cette cavité 3e, deux portions concentriques formé'es, chacune, d'un flanc 72 ou 73 relativement mince, suivi d'un talon massif 74 ou 75.
Le talon 74 fait saillie vers l'extérieur, en 76, par rapport au flanc 72 auquel il est raccordé par un congé 77. De même, le talon 75 fait saillie vers l'axe XX de l'anneau composite par sa surface externe 78, raccordée par un congé 79 à la surface externe tournée également vers ledit axe XX du flanc 73.
Dans le talon externe 74 est noyée une pièce annulaire 2e de section radiale axiale en forme de cornière, cette pièce, en laiton ou autre matériau résistant, frette ce talon 74 au même titre que les frettes externes des exemples décrits au brevet principal.
Dans les deux talons 75 et 74 sont ménagées, concen- triquement, deux rainures 80 et 81 dans lesquelles est engagée une rondelle 82 dont les grandes faces sont perpendiculaires à l'axe XX et qui ferme la cavité 3e. Cette rondelle 82 peut être aisément mise en place par l'ouverture 71 de la cavité 3e grâce à l'écartement élastique.vers l'axe XX du flanc 73 et ,du talon 75. Cette rondelle 82 obture d'une manière étanche
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la cavité 3e, sans gêner pour autant les déformations du talon 75 car ce talon peut glisser par sa rainure 81 sur cette ron- delle 82.
Enfin, à l'opposé des talons 74 et 75, c'est-à-dire au sommet de l'U, la bègue le comporte une portion massive 83 dans laquelle est,,noyée.une rondelle métallique 84. Ce talon porte, en outre, extérieurement, en relief sur sa face plane 85 perpendi- culaire à 1,'axe XX, une bague 5e en un matériau auto-lubrifiant.
Cette bague 5e est par exemple en graphite ou en un mélange de graphite.'et d'une autre substance plastique ou élastique telle que du caoutchouc ou de la bakélite. La bague 5e, est réunie au talon de la bague par l'un quelconque des moyens décrits au brevet principal, soit notamment par encastrement dans le talon 83 pour- vu à cet effet d'une gorge 4e, soit par collage ou vulcanisation dans cette, gorge 4e ou même directement sur la surface 85 dépour- vue de gorge.
A noter que la bague 5e pourrait encore, à titre de va- riante, venir de matière avec la bague le, mais avoir une compo- sition de caoutchouc différente, rendue auto-lubrifiante par addition au caoutchouc de graphite ou autre substance appropriée.
On notera que la face libre 6e, perpendiculai.re à l'axe XX de la bague auto-lubrifiante 5e, est rigoureusement plane et rectifi ée.
L'anneau A10 qui vient d'être décrit est destiné à la réalisation d'un joint étanche à la traversée d'une paroi par un arbre rotatif.
La Fig. 2 représente, schématiquement, son application sur un compresseur -0, pour constituer un joint d'étanchéité entre l'arbre 8e d'un compresseur et une paroi 7e de ce compresseur, cette paroi séparant l'intérieur dudit compresseur où règne une pression P de l'extérieur où règne la pression atmosphérique 2 inférieure à P. La paroi est traversée avec jeu par l'arbre 8e
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qui comporte un épaulement 59e contre lequel est appliqué, par ses deux talons. 74 et 75, l'anneau A10.
L'arbre 8e, lors du montage, est disposé longitudinale- ment par rapport au compresseur C de manière qu'il exerce, par son épaulement 59e, une poussée axiale sur l'anneau A10 dans le sens de la flèche f2, appliquant ainsi avec une certaine pression axiale la bague autolubrifiante 5e contre la paroi 7e.
.
Avantageusement, en vue d'avoir une bonne étanchéité, entre cette bague auto-lubrifiante 5e et la paroi 7e, cette paroi est pourvue, conformément à la présente invention, d'une plaque d'usure sous tonne d'une rondelle 86 en un acier au chrome-nickel ou toute autre matière résistante convenant à cette utilisation. Cette rondelle, à surface plane rectifiée, peut, avantageusement, être fixée par vulcanisation ou collage, sur une bague 87 en caoutchouc, emmanchée à force dans une feuillure 88 ménagée dans la face externe 89 de la paroi 7e.
Comme on le comprend, sous l'action de la' pression exercée par l'épaulement 59e sur l'anneau A10 dont la bague auto-lubrifiante 5e prend appui contre la rondelle d'usure 86, l'anneau A10 subit une compression axiale qui se traduit par une légère diminution de son diamètre interne du fait que la frette 2e empêche toute dilatation centrifuge. Le talon 75 est donc sollicité, du moins dans sa portion voisine du congé 79, vers l'arbre 8e sur lequel ce talon vient prendre appui élastiquement.
On remarquera que les flancs 72 et 73 sont déformés mais, grâce à la saillie suffisante du talon 75, le flanc 73 ne vient pas porter contre l'arbre et ce flanc, qui constitue l'une des parties les plus fragiles de l'anneau composite,- ne peut donc subir aucune détérioration. Il en serait, au surplus, de même pour le flanc 72 si celui-ci se trouvait encastré dans une, rainure ménagée dans l'épaulement 59e, celui-ci ayant alors une section en forme de cornière.
Quand à la rondelle d'usure 86 et à son montage, ils
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présentent divers avantages : - la rondelle permet notamment de réduire la quantité nécessaire de matière résistante destinéé à venir en contact avec la bague auto-lubrifiante 5e ; par le montage sur la bague élastique 87, on supprime toute vis de fixation puisque cette bague est em- manchée à force dans la feuillure 88 ; - en outre l'étanchéité entre la rondelle 86 et la paroi 7e est parfaite puisqu'elle est assurée par du caout- chouc ou autre matière élastique constituant la bague 87; - enfin la rondelle'86"et son support élastique 87 contribuent au même titre que le joint composite A10, à absorber les vibrations éventuelles qui'sont nuisibles à une bonne étanchéité.
A la Fig. 3 on a représenté une variante d'anneau composite A11, destiné à être disposé entre un arbre 8f et une paroi 7f; les deux talons en relief 74f et 75f de cet anneau sont logés dans une feuillure 90 de la paroi 7f, ce- pendant que la bague auto-lubrifiante 5f prend appui contre l'arbre 8f; l'anneau All est maintenu dans la feuillure 90 par un anneau fendu 91.
Dans cette variante, la frette externe 2f est logée dans le talon 74f qui a un diamètre externe inférieur à celui du talon 75f plus massif, de manière à ménager entre ledit talon 74f et la feuillure 90, un espace libre pour recevoir un prolongement déporté 92 d'un anneau 82f, fermant la cavité annulaire 3f de la bague élastique 1f. -
L'anneau 82f prend donc appui, par sa portion déportée 92 contre la surface cylindrique de la feuillure 90 et, éven- tuellement, cette portion 92 pourra, dans sa surface externe, comporter des stries ou autres dénivellations 93, destinées à augmenter son coefficient d'adhérence à la feuillure.
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Dans cette variante, la bague auto-lubrifiante 5f, qui doit être souple et qui peut avantageusement venir de matière avec la bague1f, est serrée contre la surface de l'arbre 8f et est légèrement déformée contre cet arbre, comme représenté sur le dessin. La forme à l'état libre de cette bague 5f peut être celle représentée par le contour en traits pointillés 94.
Eventuellement, la bague 5f peut porter non pas directe- ment sur l'arbre 8f mais sur un anneau composite formé comme représenté sur la Fig. 5 d'une bague de caoutchouc ou autre ma- tériau élastique 1CO et d'une frette externe annulaire 101 en métal, la bague 100 étant comprimée radialement entre l'arbre 8f et la frette 101 dont la surface externe 102 est rectifiée.
Dans les modes de réalisation ci-dessus décrit s'aussi bien que dans ceux décrits au brevet principal, l'aruleau compo- site peut avantageusement comporter dans la cavité-de sa bague en caoutchouc, une série de ressorts destinés à déformer cette bague dans le sens qui appliquera élastiquement la bague auto- lubrifiante contre la surface conjuguée.
A la ?ig. 6 on a représenté, en coupe axiale radiale, 'un anneau A12 pourvu de tels ressorts. La bague 19 comporte, comme dans les exemples précédents, une frette noyée 2g et sa cavité 3g est fermée par une rondelle 82g engagée dans le talon interne 75g et contre une rainure annulaire 95 de la pièce 2g.
On retrouve la bague auto-lubrifiante 5g et, sous cette bague, une bague noyée 84g, de préférence à profil en U ou similaire assurant sa rigidification. Dans la cavité 3g sont disposés, de préférence à intervalles égaux, des ressorts tels que celui 96, représenté. Chacun de ces ressorts, par exemple en hélice à spires de rayon décroissant, prend appui par sa grande base contre la rondelle 82g qui pourra, avantageusement, comporter, au droit de chaque ressort, une saillie 97 venue d'emboutissage, cependant que l'autre extrémité du ressort prend appui contre la portion massive 83 de la bague 1g et peut être
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maintenue contre tout glissement périphérique par une saillie 98, venue de matière avec cette portion 83 dans la cavité 3g.
A titre de variante, le ressort 96 peut, comme représenté à la Fig.6, être engagé par son extrémité dans un trou 99 prévu dans la portion massive 83.
Avantageusement,, dans les exemples des Fig. 3 et 5, comme dans le premier exemple, les rondelles 82f (Fig.3) et 82g (Fig.5) seront montées ooulissantesdans les rainures 81f ou 81g des talons 75f ou 75g pour ne pas gêner la défor- mation de ces talons et leur application oontre l'une des surfaces on tre lesquelles l'étanchéité doit être réalisée. les joints des différents exemples peuvent être rendus aumo-serreurs en prévoyant dans le flanc de la bagua élastique tournée vers l'espace où règne la plus forte pression, un ou plusieurs trous, faisant communiquer avec cet espace la cavité annulaire ménagée dans cette bague, comme il a été décrit au brevet principal.
C'est ainsi que dans l'exemple de la Fig.2 où l'espace situé à droite de la paroi 89 est à la pression la plus élevée, ce ou ces trous seraient ménagés dans le flanc 73.
'Naturellement, l'invention n'est nullement limitée aux modes d'exécution représentés et décrits, qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemple.
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The main patent describes a composite sealing ring for a shaft or other member rotatably mounted in a wall on either side of which there are fluids at different pressures. This composite ring comprises, on the one hand, an elastic ring made of an elastic material such as rubber, preferably of radial axial section in the form of a U, housed in an external hoop, such that an axial pressure on this ring causes a reduction in its internal diameter and, on the other hand, a self-lubricating ring secured by one of its faces to this elastic ring, the opposite face of the self-lubricating ring being rectified to ensure a tight seal against the combined surface of the wall crossed by the tree or this tree,
when the elastic ring itself bears against this
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tree or this wall.
The present addition relates to improvements to composite rings of this type.
According to one of these improvements, the fry is at least partly embedded in the elastic ring.
Complete protection is thus obtained for this hoop against deterioration by corrosive and / or abrasive agents.
According to another improvement, the ring of elastic section comprises two external heels in relief protecting the sides of this ring during its deformation.
Other improvements will result from the description which follows.
In the appended drawing, given only by way of example: FIG. 1 is a partial perspective view of the improved ring portion according to the invention, lying between two radial axial planes; - Fig. 2 shows an application thereof, as a seal, between a rotary shaft and a wall freely traversed by this shaft; - Fig. 3 is a section similar to FIG. 2, but on a larger scale, of a variant of a ring bearing against the rotary shaft by its self-lubricating ring; - Fig. 4 is a partial section taken on line 4-4 of :: fig 3; - Fig. 5 is a partial section of a similar variant; - Fig. 6 is a radial axial section of another variant of a composite ring provided internally with springs which tend to extend it parallel to the axis;
- Fig. 7 is a partial section of a last variant.
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In the drawing, the parts playing the same role have been designated by the same reference numerals as the main patent, but with different exponents.
According to the exemplary execution shown in Fig.l, the composite sealing ring A10 comprises an elastic ring 1a made of natural or synthetic rubber (neoprene) or any other similar elastic material. This ring has a section by a radial axial plane in the form of U. It comprises, in fact, a very deep groove or annular cavity 3rd opening onto the lateral face 70, which is flat and perpendicular to the axis XX of the ring, through a circular opening 71 of radial width less than the radial width. of the adjacent portion of said cavity 3e. This ring comprises, on either side of this cavity 3e, two concentric portions formed, each, of a relatively thin flank 72 or 73, followed by a heel massive 74 or 75.
The heel 74 projects outwardly, at 76, relative to the sidewall 72 to which it is connected by a fillet 77. Likewise, the heel 75 projects towards the axis XX of the composite ring by its external surface 78 , connected by a fillet 79 to the outer surface also turned towards said axis XX of the sidewall 73.
In the outer heel 74 is embedded an annular part 2e of axial radial section in the form of an angle, this part, made of brass or other resistant material, wraps this heel 74 in the same way as the outer hoops of the examples described in the main patent.
In the two heels 75 and 74 are formed, concentrically, two grooves 80 and 81 in which is engaged a washer 82, the large faces of which are perpendicular to the axis XX and which closes the cavity 3e. This washer 82 can easily be put in place through the opening 71 of the cavity 3e thanks to the elastic spacing towards the axis XX of the sidewall 73 and of the heel 75. This washer 82 seals off in a sealed manner
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the cavity 3e, without however hindering the deformations of the heel 75 because this heel can slide through its groove 81 on this washer 82.
Finally, opposite the heels 74 and 75, that is to say at the top of the U, the stutterer has a massive portion 83 in which is, embedded, a metal washer 84. This heel carries, moreover, externally, in relief on its planar face 85 perpendicular to the axis XX, a ring 5e made of a self-lubricating material.
This ring 5e is for example made of graphite or of a mixture of graphite and of another plastic or elastic substance such as rubber or bakelite. The ring 5e is joined to the heel of the ring by any one of the means described in the main patent, or in particular by embedding in the heel 83 provided for this purpose with a groove 4th, or by gluing or vulcanization in this. , groove 4th or even directly on the surface 85 without the groove.
Note that the ring 5e could alternatively be integral with the ring 1c, but have a different rubber composition, made self-lubricating by adding graphite or other suitable substance to the rubber.
Note that the free face 6e, perpendiculai.re to the axis XX of the self-lubricating ring 5e, is strictly flat and ground.
The ring A10 which has just been described is intended for the production of a tight seal when a rotating shaft passes through a wall.
Fig. 2 schematically shows its application to a compressor -0, to form a seal between the 8th shaft of a compressor and a 7th wall of this compressor, this wall separating the interior of said compressor where a pressure P prevails from the outside where there is atmospheric pressure 2 lower than P. The wall is crossed with play by the 8th shaft
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which has a 59th shoulder against which is applied by its two heels. 74 and 75, the ring A10.
The shaft 8e, during assembly, is disposed longitudinally with respect to the compressor C so that it exerts, by its shoulder 59e, an axial thrust on the ring A10 in the direction of the arrow f2, thus applying with a certain axial pressure the self-lubricating ring 5e against the wall 7e.
.
Advantageously, in order to have a good seal, between this self-lubricating ring 5th and the 7th wall, this wall is provided, in accordance with the present invention, with a wear plate under ton of a washer 86 in one. chrome-nickel steel or any other resistant material suitable for this use. This washer, with a rectified flat surface, can advantageously be fixed by vulcanization or gluing, on a rubber ring 87, force-fitted into a rebate 88 formed in the external face 89 of the wall 7th.
As will be understood, under the action of the pressure exerted by the shoulder 59e on the ring A10, the self-lubricating ring 5e of which bears against the wear washer 86, the ring A10 undergoes an axial compression which results in a slight decrease in its internal diameter due to the fact that the hoop 2e prevents any centrifugal expansion. The heel 75 is therefore urged, at least in its portion adjacent to the fillet 79, towards the 8th shaft on which this heel comes to bear elastically.
It will be noted that the sides 72 and 73 are deformed but, thanks to the sufficient protrusion of the heel 75, the side 73 does not come to bear against the shaft and this side, which constitutes one of the most fragile parts of the ring. composite, - cannot therefore undergo any deterioration. The same would apply, moreover, to the sidewall 72 if the latter were embedded in a groove made in the shoulder 59e, the latter then having a section in the form of an angle iron.
When the wear washer 86 and its assembly, they
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have various advantages: the washer makes it possible in particular to reduce the necessary quantity of resistant material intended to come into contact with the self-lubricating ring 5e; by mounting on the elastic ring 87, any fixing screw is eliminated since this ring is force-fitted into the rebate 88; - furthermore, the seal between the washer 86 and the wall 7th is perfect since it is ensured by rubber or other elastic material constituting the ring 87; - Finally the washer 86 "and its elastic support 87 contribute, like the composite seal A10, to absorb any vibrations which are detrimental to a good seal.
In Fig. 3 shows a variant of a composite ring A11, intended to be disposed between a shaft 8f and a wall 7f; the two raised heels 74f and 75f of this ring are housed in a rebate 90 of the wall 7f, while the self-lubricating ring 5f bears against the shaft 8f; the ring All is held in the rebate 90 by a split ring 91.
In this variant, the outer hoop 2f is housed in the heel 74f which has an outer diameter smaller than that of the more massive heel 75f, so as to leave between said heel 74f and the rebate 90, a free space to receive an offset extension 92 a ring 82f, closing the annular cavity 3f of the elastic ring 1f. -
The ring 82f therefore bears, by its offset portion 92 against the cylindrical surface of the rebate 90 and, optionally, this portion 92 may, in its external surface, comprise grooves or other unevenness 93, intended to increase its coefficient. adhesion to the rebate.
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In this variant, the self-lubricating ring 5f, which must be flexible and which can advantageously be integral with the ring 1f, is clamped against the surface of the shaft 8f and is slightly deformed against this shaft, as shown in the drawing. The shape in the free state of this ring 5f may be that represented by the outline in dotted lines 94.
Optionally, the ring 5f may bear not directly on the shaft 8f but on a composite ring formed as shown in FIG. 5 of a ring of rubber or other elastic material 1CO and of an annular outer hoop 101 of metal, the ring 100 being compressed radially between the shaft 8f and the hoop 101, the outer surface 102 of which is ground.
In the embodiments described above as well as in those described in the main patent, the composite aruleau can advantageously comprise in the cavity of its rubber ring, a series of springs intended to deform this ring in the cavity. the direction that will elastically apply the self-lubricating ring against the mating surface.
At the? Ig. 6 shows, in radial axial section, 'a ring A12 provided with such springs. The ring 19 comprises, as in the previous examples, a sunken hoop 2g and its cavity 3g is closed by a washer 82g engaged in the internal heel 75g and against an annular groove 95 of the part 2g.
We find the self-lubricating ring 5g and, under this ring, an embedded ring 84g, preferably U-shaped profile or the like ensuring its stiffening. In the cavity 3g are arranged, preferably at equal intervals, springs such as that 96, shown. Each of these springs, for example in a helix with turns of decreasing radius, bears by its large base against the washer 82g which may, advantageously, include, in line with each spring, a projection 97 coming from stamping, while the other end of the spring bears against the massive portion 83 of the ring 1g and can be
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held against any peripheral sliding by a projection 98 integrally formed with this portion 83 in the cavity 3g.
As a variant, the spring 96 can, as shown in FIG. 6, be engaged by its end in a hole 99 provided in the solid portion 83.
Advantageously, in the examples of FIGS. 3 and 5, as in the first example, the washers 82f (Fig. 3) and 82g (Fig. 5) will be mounted so as to slide in the grooves 81f or 81g of the heels 75f or 75g so as not to hinder the deformation of these heels and their application against one of the surfaces on which the sealing must be achieved. the joints of the various examples can be made aumo-clamping by providing in the side of the elastic bagua facing the space where the greatest pressure reigns, one or more holes, making the annular cavity formed in this ring communicate with this space, as described in the main patent.
Thus, in the example of FIG. 2 where the space located to the right of the wall 89 is at the highest pressure, this or these holes would be made in the side 73.
'Of course, the invention is in no way limited to the embodiments shown and described, which have been chosen only by way of example.
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