CH302254A - Joint mécanique. - Google Patents

Description

  Joint mécanique.    La présente invention a pour objet un  joint mécanique pouvant être utilisé pour em  pêcher     des    fuites de liquide entre deux orga  nes mobiles l'un par rapport à l'autre. De  préférence, ce joint mécanique est utilisé dans  les pompes rotatives et mécaniques     hydraiih-          ques    analogues dans     -lesquelles    un arbre rotatif  doit traverser l'enveloppe fixe du mécanisme.  



  Les joints mécaniques de ce genre com  portent d'ordinaire un couple d'éléments ro  tatifs l'un par rapport à l'autre, l'un des élé  ments étant associé avec l'enveloppe fixe et  l'autre avec l'arbre rotatif, une zone de con  tact étanche devant être formée entre ces  deux éléments. Des     difficultés    considérables  ont été rencontrées dans la recherche du ma  tériau permettant d'obtenir les éléments d'un  tel joint, susceptibles de garder leur efficacité  clans des conditions de fonctionnement.

   sévères,  comme c'est le cas lorsque ces éléments se  trouvent en présence de liquides corrosifs ou  de liquides fortement chargés de particules  abrasives ou lorsque la température ou la  pression sont     élevées.    Il a été     constaté    en par  ticulier que les particules abrasives sont extrê  mement gênantes sous ce rapport. Ainsi, lors  que les deux éléments rotatifs l'un par rap  port à l'autre formant la zone de contact  étanche sont faits en matériaux également  durs, les particules abrasives     s'interposent     entre ces éléments et tendent à les écarter  l'un de l'autre, ou à strier leurs surfaces res  pectives.

   C'est pourquoi les joints utilisant    des éléments de     duretés    égales perdent géné  ralement leur efficacité lorsqu'ils se trouvent  en présence de particules abrasives. C'est  pourquoi également on a réalisé des     joints     destinés à être mis en présence de liquides  chargés d'abrasifs avec des éléments de du  retés différentes. Par exemple, un des élé  ments peut être fait en matériau dur, tel que  le produit marque      stellit.e     par exemple, tan  dis que l'autre peut être fait en matériau ten  dre, tel que le carbone.

   Selon cette théorie,  on admet que     losrque    les     particules    abrasives  pénètrent entre les éléments qui forment la  zone de contact. étanche et qui sont de duretés  inégales, elles s'enfoncent     dans    le matériau le  moins dur et de cette façon ne compromet  tent pas l'efficacité du joint. Cependant,       dans    les joints de ce dernier type, l'élément  le moins dur se détériore rapidement sous  l'action des particules abrasives, de sorte qu'il  doit être fréquemment remplacé.  



  Des recherches récentes ont montré que  les joints     dans    lesquels les deux éléments sont       faits    en un conglomérat de carbure,     tels    que  le carbure de wolfram ou de bore, se sont  révélés hautement satisfaisants lorsqu'ils ont  été utilisés en présence     d'abrasifs    et ne com  portent aucun des défauts que l'on a consta  tés     dans    des joints     réalisés    suivant des mo  des d'exécution précédemment connus. Au  cours des premiers essais d'utilisation d'élé  ments en un conglomérat de carbure     dans    les  joints mécaniques du type mentionné plus      haut, ces éléments étaient agglomérés dans  des montures métalliques.

   Mais, les conglomé  rats de carbure dont il est question ici ont.  un coefficient de dilatation sensiblement dif  férent de celui de leurs montures; c'est" pour  quoi, lorsque le fonctionnement a lieu à des  températures élevées, ces éléments, ou leurs  montures, se fissuraient ou les faces en con  tacts des éléments du joint gauchissaient, ce  qui compromettait l'efficacité du joint. C'est  pourquoi, malgré leurs caractéristiques pré  cieuses, l'utilisation pratique des conglomérats  de     carbures    pour la réalisation de joints mé  caniques dont il est question ici présentait  de très graves problèmes.  



  Le joint mécanique objet de la. présente  invention a pour but de remédier à ces incon  vénients.  



  Le dessin annexé représente, à titre  d'exemple, une forme d'exécution du     jouit     objet de l'invention.  



  La     fig.    1 est une coupe verticale d'un joint       utilisé    avec l'arbre     d'une    pompe.  



  Les fi-. 2 et 3 représentent respective  ment des vues en coupe suivant les lignes 2-2  et 3-3 de la     fig.    1.  



  La     fig.    4 représente une vue de détail,  dans laquelle     certains    éléments du joint de  la     fig.    1 ont été enlevés.  



  Le joint représenté est constitué par un  joint d'arbre destiné à être     livré    à l'utilisa  teur sous la forme d'un sous-ensemble uni  que qui peut être     -utilisé    comme tel dans .le  mécanisme hydraulique particulier devant  comporter un joint. L'arbre rotatif 9     d'une     pompe à liquide 8 traverse une ouverture cir  culaire 5     dans    une paroi 7 de l'enveloppe fixe  de la pompe.     L'ouverture    annulaire entre l'ar  bre 9 et la paroi 7 doit être fermée par une  zone de contact étanche, pour empêcher des  fuites du liquide de l'intérieur de la. pompe  8.

   A cet effet, le joint     mécanique    peut être  monté sous la forme d'un     sous-ensemble    uni  que entre l'arbre et l'enveloppe de la pompe.  



  Comme représenté à la     fig.    1, l'ensemble       formant    joint .comporte un     disque    annulaire  6 enfilé sur l'extrémité de l'arbre 9 .débo-i-    chant de l'enveloppe et boulonné à la face  externe de la paroi 7 de la pompe 8, comme  indiqué en     6a..    Une bague 10 en<B>0</B> est logée  dans une cavité 11 pratiquée     dans    le disque  6 et assure l'étanchéité entre ce disque et la  paroi 7 de la pompe afin d'empêcher que des  fuites ne se     produisent    entre ces deux pièces  qui sont fixes.

   Un manchon 12, dont     l'alésage     interne a- un diamètre correspondant. à celui  de l'arbre 9 de la pompe, est enfilé sur cet  arbre et traverse en Lin point. situé entre     sies     extrémités le disque annulaire 6. Ce manchon  12 est adapté pour être entraîné en rotation  avec l'arbre 9 et les éléments essentiels du  joint sont     disposés    entre lui et le     disque        n,     ainsi que cela résultera, de la suite de cette  description.  



  Les éléments essentiels du joint compor  tent deux bagues d'étanchéité identiques 13,  14     juxtaposées    et qui entourent le manchon  7.2, d'une     fa@.on    qui sera décrite en détail plus  loin, de sorte que leurs faces respectives 13a  et 14a qui sont planes et     lisses    viennent en  contact l'une de l'autre     sans    que le liquide  puisse pénétrer entre elles. Une de ces bagues,  la bague 14, est fixée     :sur    l'arbre 9 avec lequel  elle tourne, tandis que l'autre, 13, reste im  mobile.  



  Chaque bague est formée d'un matériau  dur, non élastique, de préférence conglomé  rat de carbure tel que le carbure de     wolfram     ou de bore, ce qui donne à ces bagues une  durée utile considérable, même si elles sont  mises en présence de liquides contenant une  quantité importante de particules fortement       abrasives.    Chacune de ces     bagues    est logée  dans une coupelle annulaire 16, 17.

   Afin de  permettre aux bagues 13, 14, faites en car  bure de se dilater lorsque la température de  fonctionnement augmente, sans que les ba  gues, les coupelles qui les supportent ou d'au  tres éléments du dispositif n'aient à subir de  tensions, ou ne se fissurent; les coupelles<B>16,17</B>  doivent être réalisées en un matériau élasti  que ou     semi-élastique.    Un caoutchouc synthé  tique peut être utilisé à. cet effet     dans    les       conditions    normales. Néanmoins, le joint dé  crit gardera son efficacité dans des eondi-           tions    de fonctionnement anormales et plus par  ticulièrement lorsque la température atteint  un niveau qui est incompatible avec l'utilisa  tion du caoutchouc synthétique.

   Par consé  quent, les coupelles sont     faites    en un maté  riau     semi-élastique    résistant à la chaleur et  à la corrosion, tel que le     polytétrafluoro-éthy-          lène    connu sous la marque commerciale  Té  flon . En utilisant les matériaux qui viennent  d'être indiqués, respectivement pour les ba  gues 13, 14 et pour les coupelles 16, 17, on  obtient, ainsi qu'on a pu le constater, une  zone de contact étanche dans le cas de liqui  des fortement corrosifs ou abrasifs à une tem  pérature pouvant atteindre 200  C.  



  Jusqu'à présent, les bagues d'étanchéité  formant la zone de contact étanche étaient  exactement     ajustées        dans    leurs coupelles res  pectives, de telle façon que le contact de fric  tion entre chaque coupelle et la     bague    d'étan  chéité qu'elle recevait était suffisant pour  empêcher toute rotation de l'une par rapport  à l'autre durant le fonctionnement de la  pompe et, dans des conditions de fonctionne  ment     normales,    le degré d'élasticité du     pol;

  ,T-          tétrafluoro-éthylène    est suffisant pour com  penser les différences de dilatations pouvant       exister    entre     les        bagues    de     carbure    et les cou  pelles qui les reçoivent.     Néanmoins,    pour per  mettre     L'utilisation    du joint décrit, dans des  conditions extrêmes en ce qui     concerne    la  température, on a prévu des bagues d'étan  chéité de dimensions suffisamment différen  tes de celles de leurs coupelles respectives,       c'est-à-dire    avec un certain jeu, pour permet  tre une dilatation aisée des premières dans  les secondes.

   Ainsi, le danger que les cou  pelles ou les bagues ne se fendillent du fait  de     dilatations        différentes.    lorsque la tempé  rature     augmente,    est pratiquement     éliminé.     Pour permettre aux bagues d'étanchéité de  rester en place dans de     telles    conditions à  l'intérieur de leurs coupelles respectives,  c'est-à-dire pour leur permettre soit de tour  ner, soit de rester immobile suivant que ces  coupelles sont entraînées en rotation ou res  tent immobiles, des encoches diamétralement  opposées 18 sont prévues à la périphérie de    chaque bague 13, 14,

   ces encoches étant des  tinées à recevoir des bossages correspondants  19 prévus dans les coupelles 16 et 17     (fig.    4).  Grâce à cela., toute     possibilité    de déplacement  en rotation relatif entre les     bagues    et les cou  pelles est exclue.     L'extérieur    de chaque cou  pelle comporte également des     nervures    dia  métralement opposées 20 à l'aide desquelles  chaque coupelle est verrouillée à l'intérieur  d'un siège circulaire pourvu de rainures cor  respondantes.

   Un de ces sièges 21     est    formé  sur     la    surface interne du     disque    annulaire 6  qui comporte une bague 22 munie de rai  nures 23, cette     bague        faisant    corps avec le dis  que 6     (fig.    1).

   On comprendra, par consé  quent, que la bague d'étanchéité 13 et sa cou  pelle 16 qui sont montées à     l'intérieur    de ce  siège 21 sont rigidement empêchées de tourner       puisque    le disque 6 est boulonné à la paroi  fixe 7 de la pompe, comme décrit     ci-dessus.     L'autre siège 24     est    formé par l'extrémité  chambrée 25 d'un tambour creux 26, la pa  roi cylindrique     interne    de     l'extrémité    alésée  de ce tambour comportant des rainures 27       destinées    à recevoir les nervures 20 de la  seconde coupelle 17     (fig.    4).

   Le tambour 26  est monté     coulissant    sur le manchon 12, mais  est claveté pour tourner avec ce dernier par  une paire de broches 28 qui pénètrent dans  des cavités     axiales    29     formées    sur la face  externe     dit    manchon 12. Par conséquent, le  tambour 26, la deuxième coupelle 17 et la  bague d'étanchéité 14 forment un     ensemble     entraîné en rotation avec le manchon 12.  



  A l'autre extrémité du     tambour    26 est  prévue une cavité 30 destinée .à recevoir une  garniture 31 et une bague mobile 32     (fig.    1).  Un     ressort    de compression 33 enroulé en hélice  sur le manchon 12 est interposé entre un re  bord 34 que ce manchon comporte à son extré  mité gauche et la bague 32 qu'il     repousse    vers  la droite, suivant la vue représentée à la       fig.    1. Le ressort 33     tend.,    par conséquent, à  appliquer la bague 32 contre la garniture 31,  qui est     ainsi    .comprimée et, par     conséquent,     forme une zone de contact étanche entre le  tambour 26 et le manchon 12.

   En outre, le  ressort 33 fournit la pression nécessaire pour      créer ladite zone de contact étanche entre les  faces     13a    et     14a    des bagues d'étanchéité 13  et 14, puisque l'action du     ressort    est trans  mise par le tambour coulissant 26 à la cou  pelle 17 logée dans l'extrémité chambrée 25  de ce tambour et appliquée de cette manière  à la bague d'étanchéité 14, logée dans la cou  pelle 17, cette bague étant     ainsi    repoussée  contre la bague fixe 13.

   En outre, la pous  sée exercée contre la bague fixe 13 main  tient celle-ci fermement contre le siège     cL-          culaire    21,     formé        dans    le     disque    annulaire 6.  La pression d'étanchéité entre les faces     13a.     et     14a    des bagues 13 et 14     est        déterminée     uniquement par la construction du ressort     '->3     et le degré de sa compression 1, et des moyens  sont prévus pour régler cette compression à  partir d'un point situé à l'extérieur de la  pompe et. sans démontage des éléments for  mant le joint.

   Dans ce but, une bague 35  entoure le manchon 1.2 en un point situé à  l'extérieur de la paroi 7 de la pompe à droite  du disque annulaire 6, comme représenté à  la     fig.    1. En ce point, le manchon 12 com  porte un épaulement 36 muni en des points  diamétralement opposés, comme indiqués en  36a de rainures     longitudinales    destinées à re  cevoir des     vis    de réglage 37, dirigées     radiale-          ment    et vissées dans des trous taraudés 38,  prévus     dans    la bague 35.

   Lorsqu'on visse les  vis 37, la portion contiguë du manchon 12 flé  chit et vient en contact de frottement avec  l'arbre 9, ce qui rend impossible tout mouve  ment relatif rotatif et axial entre l'arbre et  le manchon, sans que l'arbre soit déformé,  comme dans le cas habituel où la     vis    de ré  glage vient directement. en contact. avec  l'arbre.  



  Une garniture 39 est pressée contre l'ex  trémité 40 du manchon 12 par un     presse-          étoupe    41 afin d'empêcher toute fuite     entre     l'arbre 9 et le manchon 12. Des boulons     -t2     traversent des trous 43 prévus     dans    le     presse-          étoupe    41 et pénètrent dans des trous tarau  dés 44     prévus    dans la bague 35 pour per  mettre d'appliquer une pression à la garni  ture 39 pour conserver à celle-ci son effica  cité du point de vue de l'étanchéité.

      Lorsqu'on desserre les vis de réglage 37, vis  sées dans la bague 35, le manchon 12 peut être  déplacé     axialement    par rapport à l'arbre 9 et  l'enveloppe 7 de la pompe pour faire varier  le degré de compression du ressort 33.     7n     obtient ainsi un dispositif commode, situé à       l'extérieur    et permettant de régler la pres  sion entre les faces     13a.    et     14a    des bagues  d'étanchéité 13 et 14.  



  Une fois que le sous-ensemble qui vient  d'être décrit a été     essay    é à l'endroit où il     a,     été fabriqué, il peut être facilement enlevé  de     Finstallation    d'essai en desserrant les vis  de réglage 37 de la bague 35 et. en enlevant  les boulons qui fixent le disque 6 sur l'en  veloppe 7. L'ensemble peut alors être retiré  de l'arbre 9 de la pompe, les faces     13a    et.     14a     des bagues d'étanchéité restant en prise, de  sorte qu'elles ne sont exposées à aucun ris  que de déformation. Une fois enlevé, l'ensem  ble peut être expédié à     l'utilisateur    qui par  une opération inverse peut le mettre rapide  ment en place.  



  Grâce à l'utilisation de     eonglomérats    de  carbure dans la fabrication de     bagues    d'étan  chéité     et    du     polytétrafluoro-éthylène    dans la  fabrication des coupelles qui     reeoivent.    ces ba  gues, et grâce à la faon nouvelle dont ces  bagues sont. placées dans ces     coupelles,    le  joint mécanique     susdécrit    ne s'use pratique  ment pas et. n'est pas exposé aux craquelures  dues aux tensions de dilatation.

   Il garde son  efficacité durant de     longues    périodes, même  quand il est employé en contact. avec des  liquides d'un caractère corrosif     ob    abrasif  prononcé, à des températures anormalement  élevées.

Claims (1)

1. REVENDICATION Joint mécanique, caractérisé en ce qu'il comporte deux bagues d'étanchéité juxtapo sées, destinées à être enfilées sur un arbre, deux coupelles dans lesquelles sont respecti vement montées ces deux bagues, chaque ba gue et la coupelle correspondante étant adap tées pour coopérer entre elles pour empêcher un mouvement de rotation de l'une par rap port à l'autre, et un dispositif destiné à agir parallèlement à l'axe dudit arbre pour ame- ner ces bagues l'une contre l'autre et consti tuer ainsi une zone de contact étanche. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Joint suivant la revendication, carac térisé en ce que chaque bague comporte une encoche et la. coupelle correspondante un bos sage adapté pour pénétrer dans ladite encoche de la bague. 2. Joint suivant la sous-revendication 1, caractérisé en ce que les encoches sont pra tiquées à la périphérie des bagues. 3.

   Joint suivant lia sous-revendication 2, caractérisé en ce que les bagues sont faites en un matériau résistant aux abrasifs et non élastique, les coupelles sont faites en un ma tériau semi-élastique et sont de dimensions telles que chaque coupelle entoure avec un certain jeu la bague correspondante. 4. Joint suivant la sous-revendication<B>3,</B> caractérisé en ce qu'une des coupelles est adaptée pour être solidaire en rotation avec ledit arbre et des moyens sont prévus pour maintenir rigidement en place l'autre cou pelle et l'empêcher de tourner avec ledit arbre. 5.

   Joint suivant la sous-revendication 21, caractérisé en ce que les bagues sont faites en un conglomérat de carbure de wolfram. 6. Joint suivant la sous-revendication 3, caractérisé en ce que les bagues sont faites en un conglomérat de carbure de bore. 7. Joint suivant la sous-revendication 3, caractérisé en ce que les coupelles sont faites d'un polyt'etrafluoro-éthylène.