CH343727A - Dispositif pour assurer l'étanchéité autour d'un arbre rotatif traversant une paroi - Google Patents

Description

      Dispositif     pour assurer l'étanchéité autour d'un arbre rotatif traversant une paroi    L'invention a pour objet un dispositif pour assu  rer l'étanchéité autour d'un arbre rotatif traversant  une paroi d'une enceinte contenant un     fluide    prin  cipal, caractérisé en ce qu'il comporte un     premier     compartiment entourant ledit arbre,     immédiatement     à sa sortie de ladite enceinte, et un second compar  timent, contigu audit premier compartiment, et entou  rant également ledit arbre, en ce que ledit     second          compartiment    est alimenté en un     fluide    auxiliaire  sous pression,

   en ce qu'une fuite dudit     fluide    prin  cipal, ménagée autour dudit arbre, est dirigée impé  rativement de ladite enceinte dans ledit premier  compartiment, en ce qu'une fuite dudit     fluide    auxi  liaire, ménagée autour dudit arbre, est dirigée impé  rativement dudit deuxième compartiment dans ledit  premier     compartiment,    en ce que lesdites fuites des  deux fluides sont mélangées dans ledit premier  compartiment, et en ce que le     fluide    provenant de  ladite fuite du     fluide    principal est récupéré et     réin-          jecté    dans ladite enceinte.  



  Suivant une forme     d'exécution        particulière,    pour  réaliser la fuite du premier fluide de l'enceinte dans  le premier compartiment, on fait régner dans l'en  ceinte une pression supérieure à celle qui règne dans  le premier compartiment. Une     certaine    quantité du  premier     fluide    s'écoule alors automatiquement, par  le joint de l'arbre, dans le premier compartiment.  Dans ce cas des organes (tels qu'une pompe) assurent  une circulation forcée du fluide épuré qui sort du  premier     compartiment    pour le     réinjecter    dans l'en  ceinte.  



  Si l'on utilise comme fluide auxiliaire de l'huile,  la séparation des fuites des deux fluides peut être    réalisée simplement par un dispositif déshuileur  classique.  



  Suivant une autre     forme    d'exécution, le fluide  auxiliaire est envoyé sous pression dans le deuxième  compartiment par une pompe entraînée directement  par l'arbre existant. Cette pompe peut être logée  avantageusement à l'intérieur du premier comparti  ment et l'huile qu'elle refoule     sert,    non seulement à  alimenter le second compartiment, mais aussi à assu  rer le graissage des paliers de l'arbre logés également  dans le premier     compartiment,    où la pompe aspire  l'huile. Dans le premier compartiment, se rassem  blent alors les fuites du deuxième compartiment et  les fuites de graissage des paliers de l'arbre.  



  En variante, on peut établir une circulation en  circuit fermé du     fluide    auxiliaire.  



  Suivant une autre forme d'exécution, dans le  cas où le premier fluide est très chaud, la chaleur  transmise à l'arbre, dans le premier compartiment,  est évacuée par échange     thermique    avec le fluide  auxiliaire dont le     circuit        comporte    une partie à l'ex  térieur du dispositif, susceptible d'être refroidie, par  exemple, au moyen d'un échangeur de chaleur conve  nable.  



  On peut améliorer l'efficacité de ce refroidisse  ment en munissant l'arbre de disques ou ailettes  radiales, à l'intérieur du premier compartiment.  



  L'une au moins des pompes précitées peut être       avantageusement    constituée par une pompe à visco  sité, au nom de la demanderesse.  



  Toujours suivant une forme d'exécution pour  éviter les fuites du deuxième compartiment vers  l'extérieur du dispositif, on munit la paroi externe      de ce compartiment, à travers laquelle sort l'arbre  de commande, d'un joint étanche au moins au     fluide     auxiliaire, ce qui est facile lorsque le     fluide    auxiliaire  est de l'huile.  



  Le dessin annexé montre, à titre d'exemple, une  forme d'exécution du dispositif objet de l'invention.  La figure unique de ce dessin est une coupe  axiale d'un dispositif d'étanchéité le long d'un axe  de commande qui traverse la paroi d'une enceinte  et qui est destiné à     entrainer    le rotor d'un compres  seur de gaz chauds disposé à l'intérieur de ladite  enceinte.  



       Le    rotor du compresseur, qui est un compresseur  centrifuge, est indiqué en 1. Le carter du compres  seur est indiqué en 2 ; il     comporte    un orifice axial       d'admission    3 et un orifice latéral de refoulement 4,  et il est fixé sur une paroi 5 à travers laquelle passe  un arbre rotatif 6 qui porte le rotor 1 du compres  seur, à l'une de ses     extrémités,    tandis que l'autre  est entraînée par un dispositif convenable (non re  présenté).  



  L'ensemble du     dispositif    d'étanchéité     comporte,     autour de l'arbre 6, immédiatement à sa sortie de  la paroi 5, un premier     compartiment    11, puis un  deuxième compartiment 12, contigu au premier et  entourant également ledit arbre.  



  Le     compartiment    11 est constitué par une pièce  de forme générale cylindrique 13 venue de fonderie  avec la paroi 5, et par une autre pièce de forme  générale     cylindrique    14, fixée en bout de la pièce 13,  par l'intermédiaire d'un support de palier 15, au  moyen de boulons représentés schématiquement sur  le dessin, par leurs axes 16 et 17.  



  Une légère     fuite    est créée entre le carter du  compresseur et le premier compartiment 11 par une  pompe consistant en quelques filets de vis 18 taillés  directement sur l'arbre. Le sens de l'inclinaison de  ces filets par     rapport    au sens de rotation de l'arbre  est tel que les gaz se trouvent aspirés par la pompe  ainsi formée, du     carter    du compresseur, dans le  premier compartiment 11.  



  Dans le deuxième compartiment 12, on envoie  de l'huile sous pression, par une conduite 19, au  moyen d'une pompe 28. Dans ce     compartiment,     l'arbre est entouré d'un dispositif d'étanchéité, com  portant une pièce annulaire 21 et deux pièces an  nulaires 22, 23, qui s'opposent à toute sortie d'huile  vers l'extérieur autour de l'extrémité de l'arbre qui       sort    de ce deuxième compartiment (du côté droit  sur le dessin). Par contre, une fuite d'huile     peut     passer autour de l'arbre, du deuxième     compartiment     12 dans le     premier    compartiment 11, où règne une  pression plus faible que dans le deuxième comparti  ment.  



  Les fuites de gaz provenant du compresseur et  les fuites d'huile provenant du deuxième comparti  ment se mélangent donc dans le premier comparti  ment. La     surpression    créée par la pompe à vis 18  permet de refouler, vers l'aspiration 3 du compres  seur, par une conduite 25, sur le trajet de laquelle    se trouve un déshuileur 26, les fuites de gaz par  venues dans le premier compartiment et qui se sont  débarrassées des fuites d'huile en passant dans ce  déshuileur.  



  Une seconde pompe 28, constituée également par  des filets de vis taillés sur l'arbre et qui     coopèrent     avec un alésage 29 du support de palier 15 relié  par un conduit 31 à un bac 32 contenant de l'huile,  refoule l'huile dans une chambre 33, d'où elle est  conduite dans le deuxième compartiment 12, par  une conduite 19. Les fuites d'huile, qui passent du  deuxième compartiment dans le premier, retournent  au bac 32, par une conduite 35 reliée au premier  compartiment 11. L'huile peut passer de la     partie     droite du premier     compartiment,    située dans la  pièce 14, dans l'autre partie de ce     compartiment,     située dans la pièce 13, à travers des trous longi  tudinaux 37 pratiqués à travers la pièce 15 de sup  port des paliers.

    



  L'un des paliers 38 est monté directement dans  la pièce 15, l'autre palier 41 est monté dans une  pièce intermédiaire 44 solidaire de la pièce 15. Les  réactions longitudinales de l'arbre 6, notamment sous  l'effet du rotor 1 du compresseur, sont absorbées  par une pièce de butée 45 fixée sur la pièce 44.  Un disque 46, solidaire de l'arbre,     porte    contre l'une  des faces de la pièce de butée 45, garnie de métal  antifriction.

   Contre l'autre face de la pièce de butée  45, qui présente une forme sphérique concave,     porte     une pièce annulaire 47 dont une face, sphérique  convexe,     porte    contre la face sphérique de la pièce  45, et dont l'autre face, qui est plane et également  garnie de métal antifriction,     sert    de surface d'appui  à une pièce annulaire 48 enfilée sur l'arbre 6 et  rendue solidaire de celui-ci, en rotation, par des  clavettes 49. Un écrou 51, vissé sur l'extrémité     filetée     de l'arbre, bloque la pièce 48 contre une bague entre  toise 52 qui     porte    contre le disque de butée 46.

   Les  pièces 45 et 47 sont rendues solidaires l'une de  l'autre, en rotation, par des ergots (non représentés)  montés avec un léger jeu pour permettre l'alignement  des     surfaces    sphériques en contact.  



  L'extrémité de commande de l'arbre est consti  tuée par une     pièce    rapportée 10, fixée sur la pièce 48.  La pompe à huile 28 assure le graissage sous  pression du palier 38 qui se trouve immédiatement  contre la chambre de refoulement 33 et du palier 41,  ainsi que des surfaces de     portée    des pièces de bu  tée 45 et 47, au moyen de conduits 43 reliant ladite  chambre de refoulement 33 à ce deuxième palier et  à ces     surfaces    de butée.  



  L'huile qui s'écoule du palier 38 retombe direc  tement dans le     compartiment    11, et celle qui s'écoule  du palier 41, retombe en     partie    dans ce comparti  ment, par un orifice 55, et en     partie    dans le conduit  d'aspiration 31 de la pompe à huile, par un trou 56.  



  Si le compresseur refoule des gaz très chauds ;  il en résulte un échauffement correspondant de l'ar  bre 6. En vue de favoriser le refroidissement de cet  arbre, celui-ci     comporte    un disque 57 en forme de      tronc de cône, mais qui pourrait aussi présenter  une autre forme, telle qu'une forme plane par exem  ple. Ce disque reçoit des jets d'huile sous pression  provenant de la chambre de refoulement 33 et pro  jetés par des canaux longitudinaux 58 ménagés dans  la pièce 15 porte-paliers.  



  L'huile qui circule en circuit fermé entre le pre  mier compartiment 11, le bac 32 et le deuxième  compartiment 12, est refroidie dans un dispositif  échangeur de chaleur constitué par un serpentin 59  parcouru par de l'eau froide, logé dans le bac 32.  En outre, l'eau froide est également admise dans  une chambre annulaire 61 qui entoure l'arbre 6, dès  sa sortie du carter du compresseur. L'eau est évacuée  de cette chambre par un conduit indiqué en 62.  



  Dans le cas particulier d'une commande de com  presseur, pour que les gaz sortent de la pompe 18  à faible vitesse, le premier compartiment 11 étant  relié à la conduite 3 d'aspiration du compresseur,  l'admission de cette pompe est placée à la même  pression que celle qui règne dans la conduite 3, dans  laquelle refoule la pompe 18. D'autre part un joint  63 est disposé entre la pompe à vis 18 et la     face     adjacente du carter du compresseur, et une conduite  65 relie l'aspiration de la pompe 18 à la conduite  d'aspiration 3 du compresseur. Le joint 63 dont  l'étanchéité n'est pas     parfaite    ne s'oppose pas au  passage des gaz aspirés par la pompe 18 du carter  du compresseur vers le premier compartiment 11.  



  En variante, au lieu de relier l'entrée et la sortie  de la pompe 18, toutes les deux à l'aspiration 3 du  compresseur, on peut les relier, toutes les deux, au  refoulement 4 dudit compresseur.  



  Le fonctionnement de ce dispositif est le sui  vant:  Quand l'arbre tourne, le rotor du compresseur 1  aspire des gaz dans le conduit 3 et les refoule dans  la conduite de refoulement 4. Une faible fuite de  gaz longe l'arbre 6, traverse le joint 63, est aspirée  par la pompe 18 et refoulée par celle-ci dans le  premier     compartiment    11, - où elle se mélange aux  fuites d'huile provenant du deuxième compartiment.  Le mélange des fuites de gaz et des fuites d'huile  passe ensuite dans le déshuileur 26, et les gaz, ainsi  épurés, retournent, par la conduite 25, à l'aspira  tion 3 du compresseur, tandis que l'huile récupérée  dans le déshuileur retombe dans le premier compar  timent.  



  L'huile contenue dans le premier     compartiment     ne peut pas pénétrer dans le compresseur, étant  donné que la circulation de gaz autour de l'arbre,  créée par la pompe 18 se fait en sens inverse et s'y  oppose. Pour une raison analogue, les gaz qui peu  vent se trouver dans le premier     compartiment    11  ne peuvent pas s'échapper autour de l'arbre 10, vers  l'extérieur du dispositif, -car il faudrait, pour cela,  qu'ils pénètrent d'abord dans le deuxième comparti  ment, or la circulation forcée d'huile, qui fuit de ce  deuxième compartiment dans le premier, s'y oppose.

      Un circuit de fuites de gaz recyclées après épu  ration est ainsi créé entre le compresseur et le pre  mier compartiment et un circuit de fuites     d'huile     recyclées se forme entre le premier et le second  compartiment.  



  Lorsque le dispositif est à l'arrêt, les pressions  sont les mêmes dans l'enceinte et dans le premier  compartiment, de sorte que l'huile contenue dans  ce compartiment s'écoule par gravité et ne cherche  pas à fuir vers le carter du compresseur le long de  l'arbre 6 et encore moins par la conduite 25.

Claims (1)

1. REVENDICATION Dispositif pour assurer l'étanchéité autour d'un arbre rotatif traversant une paroi d'une enceinte contenant un fluide principal, caractérisé en ce qu'il comporte un premier compartiment entourant ledit arbre, immédiatement à sa sortie de ladite enceinte, et un second compartiment, contigu audit premier compartiment, et entourant également ledit arbre, en ce que ledit second compartiment est alimenté en un fluide auxiliaire sous pression, en ce qu'une fuite dudit fluide principal, ménagée autour dudit arbre, est dirigée impérativement de ladite enceinte dans ledit premier compartiment, en ce qu'une fuite dudit fluide auxiliaire,

   ménagée autour dudit arbre, est dirigée impérativement dudit deuxième compartiment dans ledit premier compartiment, en ce que lesdites fuites des deux fluides sont mélangées dans ledit premier compartiment, et en ce que le fluide pro venant de ladite fuite du fluide principal est récupéré et réinjecté dans ladite enceinte. SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité suivant la revendication, caractérisé par le fait que la pression qui règne dans le premier compartiment est plus faible que celle qui règne dans l'enceinte, la réinjection dans l'enceinte des fuites du fluide principal étant assurée par une pompe. 2.

   Dispositif d'étanchéité suivant la revendication, caractérisé par une pompe interposée entre l'enceinte et le premier compartiment, assurant impérativement une fuite du fluide principal de l'enceinte dans le premier compartiment et faisant régner dans celui-ci une pression supérieure à celle qui règne dans l'en ceinte, la réinjection, dans l'enceinte, des fuites du premier fluide étant assurée à travers une conduite reliant le premier compartiment à ladite enceinte. 3.

   Dispositif d'étanchéité suivant la revendication, dans lequel le fluide principal est un gaz et le fluide auxiliaire un liquide huileux, caractérisé par le fait que la séparation des fuites des deux fluides mélan gés dans le premier compartiment est assurée par un déshuileur. 4. Dispositif d'étanchéité suivant la revendication, caractérisé par le fait que le fluide auxiliaire sous pression est amené dans le second compartiment par une pompe logée dans l'un des deux compartiments et entraînée par l'arbre. 5.

   Dispositif d'étanchéité suivant la revendication et la sous-revendication 4, caractérisé par le fait que l'huile constituant le fluide auxiliaire est débitée par une pompe qui assure également le graissage des paliers de l'arbre, lesdits paliers étant disposés dans le premier compartiment, dans lequel s'écou lent les fuites de ladite huile provenant dudit grais sage. 6. Dispositif d'étanchéité suivant la revendication et les sous-revendications 2, 4 et 5, caractérisé par le fait que l'une au moins des pompes est une pompe à viscosité. 7.

   Dispositif d'étanchéité suivant la revendication, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un joint étanche au moins au fluide auxiliaire, ledit joint étant interposé entre l'arbre et la paroi extérieure du deuxième compartiment pour empêcher ledit fluide auxiliaire de s'échapper dudit deuxième com partiment vers l'extérieur. 8. Dispositif d'étanchéité suivant la revendication, dans lequel le fluide principal est chaud, caractérisé en ce que l'arbre comporte dans le premier compar timent un disque de refroidissement, servant de sur face d'échange de chaleur avec le fluide auxiliaire contenu dans ledit premier compartiment. 9.

   Dispositif d'étanchéité suivant la revendication et la sous-revendication 8, caractérisé par le fait qu'une partie du fluide auxiliaire est projetée sur le disque, comme agent de refroidissement. 10. Dispositif d'étanchéité suivant la revendica tion et les sous-revendications 8 et 9, caractérisé par le fait que l'huile de refroidissement parcourt un circuit fermé qui comporte une partie placée à l'ex térieur des compartiments et sur le trajet de laquelle se trouve un dispositif de refroidissement.