Dispositif d'étanchéité destiné à être disposé entre deux pièces mécaniques coaxiales en rotation relative On connaît déjà les dispositifs d'étanchéité formés essentiellement de deux bagues coaxia les entre lesquelles est disposé un diaphragme annulaire convexe élastique et étanche, et dont l'une au moins comporte une portée con vexe contre laquelle s'appuie le diaphragme au cours des déplacements relatifs entre ces deux bagues.
Un tel diaphragme convexe, ayant sensible ment la forme d'une assiette sans fond, n'étant pas un corps élastiquement stable, certaines conditions de montage et de fixation par son pourtour externe doivent être rigoureusement respectées pour assurer la stabilité élastique nécessaire de sa déformation.
La réaction élastique du diaphragme va en augmentant en fonction des déplacements relatifs axiaux des bagues, chaque fois que se produisent des déplacements tendant à compri mer axialement ce diaphragme.
De tels dispositifs d'étanchéité ont été sché matiquement représentés, à titre de rappel, sur les fig. 1, 2 et 3 où le diaphragme est dé signé par<I>A</I> et les bagues par<I>B</I> et C, la réac tion élastique étant désignée par r, la force ex térieure de compression par Q et la flèche élas tique totale par f. Une première difficulté rencontrée dans l'utilisation de tels dispositifs d'étanchéité ré side dans le fait que le diaphragme doit être à la fois étanche par lui-même et élastique.
Une deuxième difficulté réside dans le fait que la fixation du diaphragme doit être opérée avec une très grande pression (sertissage par exemple).
Une troisième difficulté réside dans la né cessité d'utiliser un diaphragme très mince et, par conséquent, très délicat et assez peu résis tant à la pression du fluide et aux actions cor rosives.
Une quatrième difficulté réside dans le fait que le profil de la portée convexe prévue sur la bague C doit être fait suivant une courbe bien déterminée et assez compliquée, difficile à usiner correctement.
Le but essentiel de la présente invention est de remédier à tous ces inconvénients. L'in vention a pour objet un dispositif d'étanchéité destiné à être disposé entre deux pièces méca niques coaxiales en rotation relative, caracté risé par le fait qu'il comprend au moins un élément élastique annulaire convexe présen tant des fentes radiales, au moins un dia phragme étanche et souple qui épouse la forme de cet élément en dépassant son pourtour ex- terne pour en permettre la fixation à l'une desdites pièces et une bague annulaire présen tant, d'une part, une face de frottement desti née à venir en contact étanche avec une face correspondante de l'autre desdites pièces et présentant, d'autre part,
une saillie concentri que sur le pourtour interne de sa face opposée, ledit élément élastique, ledit diaphragme étan che et ladite bague étant fixés ensemble sur leurs pourtours internes respectifs.
Les fig. 4 à 12 des dessins annexés repré sentent, schématiquement et à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'in vention. La fig. 4 représente de face un élément an nulaire élastique à fentes radiales.
La fig. 5 est une coupe suivant V-V de la fig. 4.
Les fig. 6 et 7 sont des coupes d'une pre mière forme d'exécution du dispositif d'étan chéité conforme à l'invention, respectivement avant le montage et après le montage.
Les fig. 8 et 9 sont des vues analogues aux fig. 6 et 7 d'une deuxième forme d'exécution. La fig. 10 est une vue analogue aux fig. 6 ct 8 d'une autre forme d'exécution. La fig. 11 est une coupe d'une partie d'une variante.
La fig. 12, enfin, est une coupe analogue à la fig. 8 d'un dispositif d'étanchéité complété par un racleur destiné à empêcher les infiltra tions éventuelles d'impuretés sur la face d'ap pui de la bague annulaire de frottement étan che.
Dans la forme d'exécution de la fig. 6, on utilise une bague annulaire d'appui étanche 1 qui comporte, sur l'une de ses faces et sur son bord interne, une saillie concentrique 2 et dont l'autre face constitue une surface plane d'appui 3 destinée à venir en contact étanche, comme on le voit sur la fig. 7, contre une face usinée plane d'une pièce de machine 4, telle que la collerette 19 d'un arbre tournant à l'in térieur d'un alésage coaxial pratiqué dans une autre pièce de machine 5.
La saillie concentrique 2 de cette bague annulaire 1 est montée sur un manchon d'as semblage 7, en même temps que l'ensemble assurant l'élasticité de l'étanchéité, ledit en semble comprenant un élément élastique 8, compris entre deux diaphragmes souples et étanches 9 et 10. L'élément élastique 8 est analogue à celui représenté sur les fig. 4 et 5 ; il est constitué par une pièce en matière élasti que, de préférence métallique, ayant à peu près la forme d'une assiette sans fond (voir profil de la fig. 5) et comportant des fentes radia les 11.
Les deux diaphragmes étanches 9 et 10 en matière souple sont disposés de chaque côté de l'élément élastique 8, et leur pourtour exté rieur dépassant le pourtour extérieur dudit élé ment élastique est pris et serré entre la pièce de machine 5 et une bague de fixation 6 qui peut être, par exemple, vissée sur la pièce 5: Pour le montage, on voit, en particulier sur la fig. 6, que la partie convexe de l'élément élastique 8 est tournée du côté de la saillie concentrique 2 de la bague 1.
Le manchon d'assemblage 7 comporte, à son extrémité de droite, une collerette 12 con tre laquelle s'appuie le bord interne du dia phragme 9, ce bord interne étant encastré entre cette collerette et l'élément élastique 8.
Le bord interne du diaphragme 10 comporte une manchette 20 qui est prise entre le manchon d'assemblage 7 et l'alésage de la bague 1. Cet alésage comporte une rainure 21 dans laquelle vient s'insérer l'extrémité de la manchette 20 lorsqu'on ap plique au manchon 7 une pression de sertissage destinée à réaliser un évasement radial du bord 13. Etant donné le mode d'assemblage utilisé, il est nécessaire que le diaphragme 10 soit serré modérément contre le bord interne de droite de la bague 1 pour que l'ensemble 8-9-10 ne décolle pas de la collerette 12 du manchon d'assemblage 7 sous l'effet de la pression régnant à droite ou à gauche dudit ensemble 8-9-10.
La pièce 4 qui est destinée à tourner dans l'alésage de la pièce 5 est alors montée en place de façon que la face latérale de sa collerette d'appui 19 vienne porter contre la face d'ap pui plane 3 de la bague 1 (voir fig. 7).
La position représentée sûr la fig. 7 repré sente la position moyenne de service à partir de laquelle des oscillations à gauche et à droite de cette position moyenne peuvent se produire, la bague 1 restant appliquée contre la face la térale de la collerette 19 de l'arbre 4 sous l'ef fet de la pression élastique due à l'élément élastique 8 pendant tous ces mouvements. Que ceux-ci soient axiaux ou légèrement angulaires, l'étanchéité se trouve assurée et on voit que, dans ce dispositif l'élasticité est assurée essen tiellement par l'élément élastique 8, alors que l'étanchéité est assurée par les diaphragmes souples et étanches 9 et 10.
Les deux diaphragmes souples et étanches 9 et 10 peuvent être réalisés en toute matière déformable résistant à la pression et à la tem pérature du fluide et à l'action corrosive éven tuelle dudit fluide. Ils peuvent être, par exem ple, en caoutchouc naturel ou synthétique, en une matière plastique ou même en feuillard mé tallique mince.
Les fig. 8 et 9 sont des vues d'une autre forme d'exécution dans laquelle l'élément élas tique 8 est noyé complètement dans un dia phragme souple étanche 14, cette opération étant réalisée au moment du moulage du dia phragme 14.
Le diaphragme souple et étanche 14 com porte sur son bord externe dépassant le pour tour externe de l'élément élastique 8 une man chette 15 dont la surface interne est conique ; pour le montage dans la pièce de machine 16, on utilise une bague de blocage 17 dont la sur face externe a une conicité correspondant à celle de la conicité interne de la manchette 15, cette bague 17 appuyant contre le fond 18 d'un embrèvement cylindrique prévu dans la pièce de machine 16.
On voit que la pression de fluide qui agit sur le diaphragme du côté de la bague 1 a pour effet, étant donné la conicité de la sur face externe de la bague 17 et la conicité in terne de la manchette 15, de serrer de plus en plus, au fur et à mesure que cette pression augmente, ladite manchette 15 entre la bague 17 et l'alésage pratiqué dans la pièce de ma chine 16.
En outre, la réaction élastique exercée par l'élément élastique 8, lorsque le dispositif est en position de service, tend à enfoncer suffi samment la manchette 15, à la manière d'un coin, entre l'alésage de la pièce 16 et la ba gue de blocage 17 ; le pourtour du diaphragme 14 se trouve ainsi énergiquement maintenu.
Par ailleurs, on voit que le montage de ce dispositif d'étanchéité est très simple et qu'il suffit de prévoir un embrèvement cylindrique dans la pièce 16 pour y placer la bague 17 et ensuite d'introduire la manchette 15 du dia phragme souple et étanche 14.
La fig. 8 représente le dispositif d'étan chéité simplement monté dans la pièce 16 et avant la mise en place de la pièce rotative 4.
La fig. 9 représente le même dispositif après la mise en place de la pièce rotative 4 et elle représente le dispositif d'étanchéité dans la position moyenne de service comme dans le cas de la fig. 7.
Bien entendu, si on le jugeait opportun, on pourrait ne recouvrir l'élément élastique 8 que de son côté convexe avec le diaphragme sou ple et étanche. Dans ce cas, l'élément élasti que 8 ne doit pas être noyé et le diaphragme 14, comportant la manchette 15 suivant les fig. 8, 9 et 12, doit être moulé séparément de l'élé ment élastique 8.
Dans la forme d'exécution de la fig. 10, l'élément élastique 8 est aussi noyé dans la ma tière formant le diaphragme souple et étanche 14. La seule différence avec la forme d'exécu tion de la fig. 8 est que le pourtour extérieur de ce diaphragme ne comporte pas de man chette 15 et peut être simplement serré entre la pièce de machine 5 et la bague de fixation 6, comme dans le cas des fig. 6 et 7.
Cette fig. 10 montre le dispositif d'étan chéité dans la position qu'il occupe avant la mise en place de la pièce rotative 4.
Lorsque la pièce 4 a été mise en place, le dispositif d'étanchéité occupe une position moyenne de service analogue à celle qui est re- présentée pour les deux formes d'exécution précédentes aux fig. 7 et 9.
Sur la fig. 11, on a représenté une variante dans laquelle la bague 1 comporte un anneau rapporté 23 fait en une matière ayant un faible coefficient de frottement, ceci dans le cas où la bague 1 n'est pas faite elle-même en une matière présentant un faible coefficient de frottement. Suivant la matière employée, cet anneau 23 sera brasé, soudé ou collé sur la ba gue 1.
Sur la fi-. 12, on a représenté une partie du dispositif d'étanchéité des fig. 8 et 9, mais complété par un racleur élastique et souple 22 dont le bord externe est fixé (par exemple pat collage lors du moulage) dans l'alésage de la bague de blocage 17 et dont le bord interne prend appui contre la surface de l'arbre 4 pour empêcher les impuretés éventuelles du fluide se trouvant à droite dudit manchon 22 de pas ser à gauche de ce manchon et de venir s'infil trer entre la face d'appui et la bague_1 et la face latérale de l'épaulement 19 de l'arbre 4 contre laquelle s'appuie la bague 1, ce qui risquerait de détruire l'étanchéité.
Dans les formes d'exécution décrites, les diaphragmes 9, 10 et 14 assurent la protection de l'élément élastique 8 contre toute action chi mique ou corrosive.
Il est évident, en outre, que pour les for mes d'exécution représentées sur les fig. 8, 9 et 12, dans lesquelles on utilise le manchon 15 et la bague de fixation conique 17, le montage du dispositif d'étanchéité est grandement sim plifié.
Il est évident également que, dans tous les cas, la fixation du dispositif entier d'étanchéité sur les pièces 5 et 16 respectivement doit être opérée uniquement sur une partie du pourtour externe du ou des diaphragmes qui dépasse ra- dialement le pourtour externe de l'élément élastique 8, et par ce fait, ni le serrage de fixa tion, ni aucune autre force ne s'exerce sur le pourtour externe de l'élément élastique 8.
Il y a lieu d'observer, par ailleurs, que si on le désire, au lieu de prévoir, comme on l'a indiqué dans les formes d'exécution décrites ci-dessus, un seul élément élastique 8, on peut en superposer le nombre voulu (en les faisant plus ou moins minces), selon la caractéristique élastique désirée.