Dispositif pour obturer un orifice ménagé dans une paroi et traversé par une arbre rotatif La présente invention a pour objet un dispositif pour obturer un orifice ménagé dans une paroi et traversé par un arbre rotatif, de manière à empêcher un fluide, qui est soumis à une pression susceptible de varier par rapport à une valeur normale et qui se trouve sur un côté de ladite paroi, de traverser ledit orifice.
En d'autres termes, ledit dispositif est destiné à assurer une étanchéité absolue entre une paroi d'une enceinte contenant un fluide sous pression dont on désire éviter toute fuite vers l'extérieur, et un arbre tournant qui traverse ladite paroi: On sait que l'un des moyens les plus efficaces pour assurer une telle étanchéité consiste à faire cir culer en permanence un courant de fluide de l'exté rieur vers l'enceinte à travers le jeu annulaire subsis tant entre l'arbre et la paroi.
Pour obtenir une telle circulation permanente, il suffirait, il est vrai, de créer, autour de l'arbre et à l'extérieur de la paroi, une zone de pression d'une valeur suffisamment grande pour que la pression intérieure de l'enceinte ne puisse jamais la dépasser. Mais si les variations de pression auxquelles on peut s'attendre à l'intérieur de l'enceinte sont suffisamment importantes, il faut alors prévoir, entre les deux côtés de la paroi, une différence de pression considérable qui entraîne l'in troduction dans l'enceinte d'une quantité de fluide appréciable et, en tout état de cause, non contrôlée.
Or, dans certaines applications, une limite abso lue est imposée à la quantité de fluide à introduire dans l'enceinte par unité de temps et, dans certaines autres applications, il est indispensable de pouvoir doser de façon précise cette introduction de fluide dans l'enceinte.
La présente invention a pour but de créer un dispositif du genre en question qui permet de main- tenir une circulation permanente d'un fluide d'obtura tion à travers l'orifice traversé par l'arbre, avec une différence de pression aussi faible qu'on le voudra entre les deux côtés de la paroi, ce qui permet de réduire à une valeur aussi faible qu'on le voudra la quantité de fluide d'obturation traversant l'orifice par unité de temps, ledit dispositif permettant en outre de maintenir rigoureusement constant le débit de fluide d'obturation à travers l'orifice.
Le dispositif objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une première chambre alimen tée par ledit fluide sous pression, communiquant avec ledit orifice, disposée autour dudit arbre sur ledit côté de la paroi et reliée au premier de deux compartiments définis dans une enceinte par une cloison étanche mobile, le second de ces comparti ments étant relié à une seconde chambre disposée autour dudit arbre sur le côté opposé de ladite paroi et communiquant avec ledit orifice, ladite seconde chambre étant reliée à une source d'un fluide d'obtu ration sous une pression supérieure à ladite pression normale dudit premier fluide,
et des moyens de refou lement refoulant ledit fluide d'obturation de ladite seconde chambre vers ladite première chambre à tra vers ledit orifice.
Grâce à cette disposition, lorsqu'une surpression accidentelle se produit dans la première chambre, la cloison mobile précitée se déplace et envoie momen tanément, dans la seconde chambre, une quantité de fluide d'obturation supplémentaire qui y crée une surpression compensatrice correspondante. De plus; l'étanchéité de la cloison mobile empêche tout mé lange des fluides respectivement contenus dans les deux chambres. Par ailleurs, comme le fluide d'obtu ration introduit dans la seconde chambre par la source précitée ne peut s'échapper qu'en pénétrant dans la première chambre, celle-ci absorbe intégrale ment tout le fluide d'obturation débité par la source.
Enfin, du fait de la compensation assurée par la cloison mobile, la même différence de pression règne constamment de part et d'autre de la paroi et, par conséquent, l'absorption de fluide d'obturation par la première chambre s'effectue à débit constant et, grâce aux moyens de refoulement précités, ladite dif férence de pression peut être choisie extrêmement fai ble et, par conséquent, le débit d'absorption de fluide par la première chambre peut être aussi réduit qu'on le voudra.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution du dispositif objet de l'invention.
La fig. 1 illustre, très schématiquement, le prin cipe d'un dispositif d'obturation ; la fig. 2 montre un dispositif destiné à empêcher un fluide de s'échapper d'une enceinte le long d'un arbre qui traverse une paroi de cette enceinte ; la fig. 3 représente une variante du dispositif de la fig. 2, et la fig. 4 représente schématiquement une applica tion particulière du dispositif à un surpresseur pour gaz corrosifs ou dangereux.
Le dispositif représenté sur la fig. 1 comporte une chambre 1 faisant partie d'un circuit dans lequel cir cule un fluide qui entre dans ladite chambre par un orifice 2 et qui en sort par un orifice 3. Un orifice 4 est ménagé dans une paroi 5 de la chambre 1 et destiné à être traversé par un arbre rotatif non repré senté. Le problème à résoudre est d'injecter, à tra vers l'orifice 4, un fluide d'obturation sous un débit constant et aussi faible que possible, afin d'empêcher toute fuite de fluide de la chambre 1 vers l'extérieur à travers cet orifice 4.
A cet effet on associe à la chambre 1 une autre chambre 7 adjacente à la première autour de l'orifice 4 et, au moyen d'une source de fluide sous pression 8 telle qu'un compresseur volumétrique, on injecte, dans cette deuxième chambre 7, un deuxième fluide d'obturation, de préférence neutre par rapport au premier fluide, d'une façon permanente avec un débit constant et avec une pression légèrement supérieure à la pression normale du premier fluide. Enfin, le dispositif comprend une enceinte (ou chambre) de compensation 9, subdivisée en deux compartiments <I>9a,
9b</I> par une cloison mobile 10 étanche comme indiqué en 11. Les deux compartiments<I>9a, 9b</I> com muniquent respectivement au moyen de deux con duits 12 et 13 avec les deux chambres 1 et 7. Enfin des moyens de refoulement symbolisés par la flèche F, assurent une circulation unidirectionnelle du fluide d'obturation de la chambre 7 dans la chambre 1, même lorsque les pressions régnant, respectivement, dans ces deux chambres sont sensiblement égales.
Sur la fig. 2, ces moyens de refoulement sont constitués par des filets de vis 20 qui obligent le fluide contenu dans la chambre 7 à pénétrer dans la chambre 1, même si les pressions dans ces deux chambres sont égales.
Sur la fig. 3, un ressort 30 sollicite constamment la cloison mobile 10, constituée par un piston, vers la droite et tend à créer, dans la chambre 7, une pression légèrement supérieure à celle de la cham bre 1. Dans les dispositifs des fig. 1 à 3, si, pour une raison quelconque, il se produit une augmentation soudaine de la pression du premier fluide dans la première chambre 1, la cloison 10 est repoussée vers le compartiment 9b et une partie de la réserve du fluide d'obturation, contenue dans le compartiment 9b, est refoulée dans la deuxième chambre 7 et y crée une surpression compensatrice,
cependant que les moyens de refoulement F ou 20 entretiennent la continuité de l'injection du fluide d'obturation de la deuxième chambre 7 vers la première 1. Lorsque la surpression cesse dans la chambre 1, la cloison mo bile 10 revient à sa position initiale et la pression dans la chambre 7 reprend également sa valeur nor male. Le dispositif permet donc de maintenir une dif férence de pression constante, d'ailleurs aussi faible qu'on le voudra, entre les chambres 7 et 1.
Sur la fig. 4, on a représenté schématiquement une application du dispositif à un surpresseur de gaz dangereux. Cette installation comporte un compres seur centrifuge désigné, dans son ensemble, par 41 et comportant un carter 42 dans lequel tourne un rotor 43 fixé à une extrémité d'un arbre rotatif 40 qui joue le rôle de l'organe mobile précité. L'arbre 40 traverse successivement la paroi du carter 42 du compresseur, la chambre 1, la chambre 7, une troi sième chambre 21, et un joint étanche 39.
L'arbre 40 est destiné à être accouplé à tout organe conve nable de prise de mouvement pour entraîner le rotor 43 du compresseur en rotation, et il est supporté en porte à faux dans deux paliers 45, 46 complétés par un palier de butée 44, tous montés à l'intérieur de la troisième chambre 21. Le graissage de ces paliers est assuré par une pompe à huile 47 entraînée par ledit arbre et logée aussi dans la chambre 21. Elle aspire l'huile dans un réservoir 48, par une conduite 49, et la refoule dans les paliers 44, 45, 46.
Sur la conduite d'aspiration 49, est intercalée une pompe à main 51 qui permet, au moment du démarrage de l'installation, de mettre d'abord le circuit d'huile de graissage sous pression. Le retour de l'huile de la chambre 21 au réservoir se fait par une conduite 52.
Le compresseur 8 insuffle le fluide d'obturation neutre, ici un gaz, dans la chambre 7, par une con duite 53 dans laquelle débouche la sortie d'un sépa rateur, ici un déshuileur 25, dont l'entrée est reliée à la chambre 21. Le réservoir d'huile 48, le déshui- leur 25 et le carter 42 du compresseur rotatif com portent des circuits d'eau de refroidissement 56, 57, 58 respectivement. Les moyens de refoulement du fluide d'obtura tion de la chambre 7 dans les deux chambres 1 et 21, respectivement, sont constitués par des filets de vis 20 et 27 portés par l'arbre 40 et logés dans des alésages correspondants des parois qui séparent les dites chambres.
L'enceinte ou la chambre de compen sation est toujours indiquée en 9 et son compartiment 9a est relié à la première chambre 1 par une conduite 12.
Le fonctionnement du dispositif d'obturation est semblable à celui des formes d'exécution représentées sur les fig. 1 à 3 ; le gaz dangereux comprimé de meure bien isolé et ne peut passer au-delà de la pre mière chambre 1, le long de l'arbre 40 ; aux fuites de gaz dangereux parvenant dans la chambre 1 se mélangent des fuites dosées de gaz d'obturation neu tre qui ne sont pas nuisibles ; quant à l'huile, elle reste enfermée dans le circuit de la troisième cham bre et ne peut donc, en aucun cas, venir souiller le gaz dangereux.