MC2367A1 - Joint étanche flottant pour axes d'hélices de bateaux de plaisance avec dispositif de sécurité - Google Patents

Description

02276, 10 msu 10 £45

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BREVET D'INVENTION JOINT ETANCHE FLOTTANT POUR AXES D'HELICES DE BATEAUX DE PLAISANCE AVEC DISPOSITIF DE SECURITE io Antonio Pedone

Dans les bateaux de plaisance avec moteur in-bord et ligne d'axe, pour empêcher l'entrée d'eau à travers l'interstice entre l'arbre de l'hélice sortant, et l'orifice dans la coque, sont employés normalement des presse-étoupe, constitués par une ou plusieurs badernes en forme d'anneau, d'amiante graphité, contenues dans un corps concentrique à l'axe, 15 qui sont pressées contre l'arbre tournant de transmission.

Pour réduire le frottement de la baderne contre l'arbre d'hélice et permettre le refroidissement de celle-ci, il faut un certain passage d'eau entre ces deux éléments. Cette eau qui pénètre à l'intérieur de la coque doit être évacuée.

Un autre problème du presse-étoupe se manifeste lorsqu'on a terminé la navigation: on 20 est obligé de serrer très fortement la baderne, au but d'empêcher l'égouttement continu, qui - au cours d'arrêts prolongés - remplirait d'eau le bateau, avec les conséquences prévisibles. Autre problème est l'importante absorption d'énergie, provoqué par le frottement de la baderne contre l'arbre d'hélice: les modelés plus grands disposent d'un système de refroidissement. En outre le frottement de la baderne sur l'arbre d'hélice 25 provoque une usure prématurée de l'axe. Il ne faut pas oublier non plus le fait que le

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montage du presse-étoupe demande un alignement parfait de l'arbre d'hélice, entre le pied extérieur de support, le moteur et le presse-étoupe; donc de hauts coûts de montage.

En plus, étant donné que le presse-étoupe est monté rigidement à la coque, il transmet 5 toutes les vibrations de l'arbre d'hélice à la coque même. Pour un fonctionnement acceptable il est indispensable l'alignement parfait de l'arbre d'hélice, le moteur et les supports.

Un autre dispositif d'étanchéité normalement utilisé dans certains bateaux, consiste dans un joint tournant constitué par un disque qui tourne avec l'arbre, poussé par un ressort 10 contre un autre disque recouvert par un matériel antifriction (graphite, etc.) fixé à la coque.

Les problèmes plus importants que présente tel joint tournant, résident dans le fait que les pistes de frottement se dégradent - aussi par l'effet des cristaux de chlorure de sodium - provoquant des fuites d'eau vers l'intérieur de la coque soit avec l'axe en 15 rotation, que lorsqu'il est à l'arrêt. Un autre inconvénient est que un tel système ne permet pas aucun déplacement axial de l'arbre, donc en cas d'accident banal (et fréquent), comme l'enroulement d'un bout sur l'hélice qui en tirant l'arbre d'hélice fixé au moteur casse un ou plusieurs supports de ce dernier déplaçant le moteur vers l'arrière (comme il était arrivé à l'auteur de la présente, en poussant celui-ci à résoudre tel 20 problème avec cette invention) provoque la rupture du joint tournant, avec la conséquente ouverture d'importante voie d'eau et donc la possibilité de naufrage.

Tous ces problèmes et autres encore ont été résolus par la présente invention qu'on décrit ci de suite.

25 II s'agit d'un étui cylindrique monté sur l'arbre d'hélice, qui ferme hermétiquement l'orifice de la coque au moyen d'un soufflet tubulaire fixé sur l'extérieur de l'étui même

et l'orifice de la coque; tandis qu'à l'intérieur en correspondance de l'axe, il présente une chambre d'arrêt annulaire remplie de matériel de scellage constitué par graisse visqueuse insoluble qui empêche le passage d'eau à travers l'interstice axe-douille, sans provoquer frottements ou consommations mécaniques.

5 La Fig. 1 est une section longitudinale, dans laquelle il est schématisé un bateau normal, avec un arbre de transmission 2, qui traverse la coque 1 à travers l'orifice 3, sur lequel il y a la douille 4 solidaire à la coque.

La présente invention est constituée par un étui cylindrique 9 monté concentrique à l'arbre 2. Sur l'étui 9 est fixée une extrémité d'un soufflet tubulaire élastique; tandis que 10 l'autre extrémité est fixée sur la douille 4 qui entoure l'orifice 3 de la coque, à travers duquel sort l'arbre de l'hélice. Donc l'eau qui pénètre à travers l'orifice sur la coque, est contenue par le soufflet tubulaire, par l'arbre, et par la chambre annulaire d'arrêt 16 de l'étui cylindrique 9, pleine de matériel de scellage constitué par graisse visqueuse insoluble.

15 L'étui cylindrique 9 est concentrique à l'arbre et présente dans la partie initiale un orifice avec un diamètre légèrement supérieur à celui de l'arbre (quelques dixièmes de millimètre), ce qu'il suffit pour ne pas frotter sur l'arbre. Après l'orifice initial, le diamètre intérieur de l'étui s'agrandit, formant ainsi la chambre annulaire de blocage 16, délimitée au fond par la bague de retenue 18.

20 La chambre annulaire de blocage 16 est remplie par l'élément de scellage visqueux constitué préférablement par graisse insoluble qui, possèdent un poids spécifique inférieur à l'eau, elle est constamment maintenue en pression par la poussée hydrostatique, restant ainsi constipé contre les parois de la chambre annulaire de blocage 16, contre la bague de retenue 18, et contre l'arbre 2; empêchant ainsi tout passage d'eau 25 à intérieur de la chambre annulaire de blocage.

L'élément de scellage visqueux est introduit au début dans la chambre de blocage, parmi le graisseur Stauffer 8 qui remplit de graisse toute la chambre 16, en éliminant l'air parmi la vanne de purge 17.

L'étui cylindrique 9 est constitué préférablement de métal conducteur thermique, 5 résistent à la corrosion (p.e. bronze ou acier inoxydable). Le dit étui est soutenu à son intérieur par le coussinet en bronze 11 en matériel antifriction, contenu forcement concentrique sur deux bagues de caoutchouc (O ring) 10 et 14.

Le coussinet en bronze 11 - lubrifié à bain d'huile sur l'arbre - soutient et guide l'étui cylindrique 9, en le maintenant toujours concentrique et parallèle à l'axe sur lequel il est 10 monté, qui peut tourner librement, grâce au rechange continu de lubrification apporté par l'huile 23 contenu dans le réservoir 24, parmi le tube d'alimentation 31 fixé sur l'embout cannelé 13 vissé sur l'étui cylindrique 9.

Entre le coussinet en bronze 11 et l'étui cylindrique 9, il y a la chambre annulaire contenue par les bagues en caoutchouc (O ring) 10 et 14, laquelle se remplie d'huile, qui 15 passe parmi le trou 12 du coussinet en bronze 11, en remplissant le cannelage annulaire 30, duquel l'huile remplie les cannelages axiales 33, comme on peut le voir aussi dans la Fig. 2 (qui est une section transversale) en lubrifiant donc constamment l'arbre 2, le coussinet en bronze 11 et les lèvres élastiques des bagues de retenue à lèvres asymétriques pour arbres tournants 18 et 32, qui contiennent l'huile entre la portion de 20 arbre et le manchon cylindrique, empêchant la fuite d'huile et se lubrifiant au même temps. Donc l'huile passe à travers le trou 29 du coussinet en bronze, dans le tube de retour 19 pour re-confluer dans le réservoir 24.

La circulation continue de l'huile, avec le conséquent rechange indispensable pour la lubrification optimale dans la zone d'appui et de glissement radial et axial du coussinet en 25 bronze 11, est obtenue par l'effet thermosiphon, en exploitant l'élévation de température due au frottement - même si minime - entre le coussinet de bronze et l'arbre tournant.

La continuité de lubrification est très importante et ne doit jamais manquer.

Cette lubrification continue en tout instant est assurée par le bain d'huile qui intéresse le coussinet en bronze sur l'axe et les bagues de retenue à lèvres élastiques.

Le réservoir d'huile 24 est placé à une hauteur supérieure au niveau de l'eau, de façon à 5 exercer une pression plus élevée au bain d'huile dans la chambre du coussinet en bronze 11, pour contraster et bloquer la tendance à la perméabilité de la graisse scellante à travers la bague de retenue unidirectionnelle 18.

Donc la bague de retenue unidirectionnelle 18 à son intérieur est lubrifiée par l'huile contenue par elle même, tandis qu'à l'extérieur elle est lubrifiée par la graisse de 10 scellage. Dans cette manière la durée de vie de la lèvre de serrage est extrêmement longue (plusieurs milliers d'heures de fonctionnement continu à très haut régime). Par contre dans les essais effectués sans la graisse de scellage, c.à.d. à contact direct avec l'eau, on remarque un passage d'eau à l'intérieur du coussinet de bronze, avec vie brève de la lèvre de la bague de retenue, et avec la conséquence de grippage du coussinet de 15 bronze sur l'axe tournant.

Une extrémité du soufflet de caoutchouc 5 calée dans la gorge trapézoïdale de l'étui cylindrique 9 est comprimée latéralement contre les deux parois trapézoïdales par l'"0 ring" 6 à raison de la pression exercée par le serre-joint 7.

L'autre extrémité du soufflet 5 est fixée au manchon 4 faisant partie de la coque, parmi 20 un autre serre-joint.

Donc l'eau qui pénètre à travers l'interstice 3, s'arrête dans la chambre formée par le soufflet tubulaire 5, serré sur le manchon 4 et sur l'étui cylindrique 9. Elle est bloquée par le frontal de l'étui cylindrique 9 ( qui arrive presque à effleurer l'axe), par l'élément de scellage visqueux qui occlue le très minuscule interstice 15 entre l'arbre 2 et le trou, 25 et par le restant de l'élément de scellage de la chambre de blocage 16, maintenu en compression par la poussée hydrostatique.

Les bagues de retenue pour arbres tournants avec lèvre élastique elastomerique, sont asymétriques et unidirectionnels. Donc elles bloquent toute sortie de l'huile dans un sens, tandis que dans l'autre sens ils permettent le passage.

Il faut remarquer que pour un bon fonctionnement des bagues de retenue avec une 5 longue durée dans le temps, une lubrification continue de la lèvre élastique de serrage est indispensable. Si la lubrification de l'huile vient à manquer même pour très peu de temps, la lèvre, à contacte avec l'eau, se détériore rapidement et n'assure plus l'étanchéité. Donc il est indispensable une efficace et constante lubrification à bain d'huile non seulement pour le coussinet en bronze 11, mais aussi pour les bagues de 10 retenue unidirectionnelles.

Le réservoir d'huile 24 est placé à une hauteur supérieure au niveau de l'eau extérieure, en considération de la différence de pois spécifique entre l'huile et l'eau. Dans cette manière la poussée de l'eau extérieure sur l'élément de scellage est inférieure à la contre-pression de l'huile, de façon à éviter la perméabilité de l'élément de scellage dans l'huile 15 à travers la bague de retenue unidirectionnelle 18, parce que cela pourrait altérer les qualités lubrifiantes de l'huile.

Il n'y a donc aucune consommation d'huile, ni de graisse vers l'extérieur, conformément à toute exigence écologique.

Le soufflet tubulaire 5 est constitué par un caoutchouc très mince ou par autre 20 élastomère. Il est comprimé à une extrémité sur le manchon rigide faisant partie de la coque, et à l'autre extrémité sur l'étui 9, en connectant les deux et empêchant tout entrée d'eau.

Il est important que tel soufflet soit très élastique de façon à permettre la flottabilité maximale. Grâce à celle ci, le présent joint d'étanchéité peut être monté sans aucun 25 alignement entre la ligne d'axe et le manchon qui traverse la coque. La grande élasticité permet un bon fonctionnement même sur un axe tordu ou non parfaitement rectiligne, car

l'élasticité du soufflet absorbe toute imperfection, soit d'alignement, soit d'excentricité de l'arbre d'hélice.

Pour obtenir une aussi grande élasticité il faut que le soufflet tubulaire soit de parois très minces. Mais dans ce cas le soufflet n'offre donc aucune garantie de résistance à la 5 torsion, par conséquent n'importe quelle augmentation improvise de frottement du coussinet de bronze sur l'axe (par exemple: due à un accident extérieur qui arriverait à provoquer la perte de l'huile) pourrait provoquer la déchirure du mince caoutchouc du soufflet, causant ainsi une très importante et très dangereuse entrée d'eau.

Pour éliminer une telle - même si peu probable - éventualité, la Fig. 2 illustre une vue en 10 section transversale du dispositif anti-rotation, constitué - à titre d'exemple - par une plaquette 37 emboîtée sur l'embout cannelé 20. A la plaquette 37 sont fixés deux câbles 36 dont les extrémités sont fixées à deux tendeurs à fil 34 fixés à la coque. L'agrandissement de la Fig. 2, entouré dans un cercle, montre la plaquette vue en plante, avec un trou central d'un diamètre légèrement supérieur à celui de l'embu cannelé 20; et 15 les trous aux extrémités d'un diamètre équivalent à celui des câbles 36.

En tendant modérément les deux câbles on empêche la rotation de l'ensemble, donc on élimine tout effort de torsion au soufflet, ce dernier - n'étant obligé à faire aucun effort, mais ayant seulement la fonction de contenir l'eau - peut être construit avec un matériel d'épaisseur très exigu, garantissant ainsi l'élasticité et flottabilité maximale du système. 20 Une autre possibilité de dispositif anti-rotation - non limitative - est constituée par le profilé 38 fixé à la coque, et avec un trou calé autour de l'embu cannelé 13 qui fait de bouté.

Ultérieur dispositif de sécurité contre un éventuel, même si peu probable, grippage, est constitué par le fait que le coussinet de bronze 11 est fixé simplement à pression sur 25 l'étui 9, parmi les bagues "O ring" 10 et 14. Donc si par un fortuit accident le coussinet de bronze arriverait à gripper et tendrait à tourner solidairement à l'arbre, il tournerait

sur les bagues "O ring" 10 et 14. Dans cette manière l'étui 9 ne tournerait pas, parce qu'il serait bloqué par le système anti-rotation, préservant ainsi l'intégrité du soufflet qui ne se déchirerait, donc éliminant toute possibilité de naufrage du bateau.

Etant donné que dans la mer toute précaution n'est jamais excessive, pour éliminer toute 5 probabilité d'accident on peut introduire dans le réservoir d'huile 24 un senseur de niveau 21 (Fig. 1) qui, en cas de baisse du niveau d'huile, intervient d'abord avec une sonnerie, et après arrête le moteur.

Claims (5)

REVENDICATIONS 10

1. Dispositif de joint étanche pour axes d'hélices de bateaux de plaisance, caractérisé par un étui cylindrique concentrique à l'axe d'hélice, monté sur l'arbre en proximité du trou de sortie dans la coque; sur l'extrémité extérieure il est fixé un tronc tubulaire élastique à forme de soufflet, fixé à son tour hermétiquement sur le bord du manchon 15 du trou de la coque. L'extrémité frontale de l'étui cylindrique en correspondance du soufflet - à forme de couronne circulaire concentrique à l'axe - présente une chambre annulaire de blocage, remplie et constipée par un élément de scellage constitué préférablement par graisse visqueuse insoluble. Dit élément de scellage est contenu par la chambre de blocage et par l'axe sur lequel exerce une pression égale à celle de 20 l'eau comprimante, bloquant ainsi tout passage d'eau. Le trou dans la couronne circulaire de l'étui cylindrique est à peine supérieur à celui de l'arbre (ce qu'il suffit pour ne pas frotter) de façon que l'interstice existant est plein de l'élément de scellage qui vient maintenu comprimé par la poussée hydrostatique de l'eau. La pression qui est transmise à tout l'élément de scellage et à la portion d'axe correspondant, fait 2 5 bloquer tout passage d'eau.

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2. Dispositif de joint d'étanchéité pour axes d'hélices de bateaux de plaisance, suivant la revendication 1, caractérisé par un étui cylindrique, connecté au trou de passage dans la coque parmi un soufflet tubulaire très élastique, fixé sur l'étui même et sur le manchon de la coque.

5 3. Dispositif de joint d'étanchéité pour axes d'hélices de bateaux de plaisance, suivant la revendication 2. La grande élasticité du soufflet est obtenue grâce à l'épaisseur très mince des parois du soufflet tubulaire. Pour éliminer tout effort de torsion au soufflet (et ainsi permettre un epesseur très mince) la rotation de l'étui est empêchée par un dispositif anti-rotation constitué par une bague calée sur une partie fixe saillante de 10 l'étui. A telle bague sont fixés des câbles fixés à la coque. Tel dispositif anti-rotation ne bloque pas rigidement le coussinet de bronze en la forçant sur l'arbre, mais en empêchant sa rotation, laisse glisser librement l'arbre sur lequel il est monté.

4. Dispositif de joint d'étanchéité pour axes d'hélices de bateaux de plaisance, suivant la 15 revendication 1, caractérisé par un étui cylindrique, monté sur un coussinet de bronze fou sur l'arbre, qui le maintient constamment concentrique à l'arbre, permettant soit la parfaite concentricité des bagues de retenue unidirectionnelles à lèvre élastique, soit leur constante indéformabilité, en déterminant ainsi un fonctionnement parfait et une durée très longue. L'étui cylindrique est monté à pression sur le coussinet de bronze 20 glissant fou sur l'arbre, lequel arbre est ainsi libre soit de tourner, soit de se déplacer en axialement. L'étui est monté concentrique sur le coussinet de bronze parmi des bagues "O ring" pour permettre la rotation provisoire même dans le cas d'un éventuel rarement probable accident causé par le grippage du coussinet de bronze.

25 5. Dispositif de joint d'étanchéité pour axes d'hélices de bateaux de plaisance, suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'étui présente une gorge trapézoïdale dans

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laquelle est calée l'extrémité du soufflet tubulaire, à sa fois comprimé par une bague à section circulaire de caoutchouc (O ring), comprimé par un serre-joint, de façon à exercer une pression élastique sur les faces latérales du soufflet contre les faces rigides trapézoïdales de l'étui.

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6. Dispositif de joint d'étanchéité pour axes d'hélices de bateaux de plaisance, suivant la revendication 1, caractérisé par un étui cylindrique, comprenant une chambre de blocage à l'eau, pleine de matière de scellage constituée par graisse insoluble visqueuse, que bloque le passage de l'eau, empêchant à celle ci d'arriver à contacte

10 avec les lèvres élastiques de retenue de l'huile de lubrification, empêchant la dégradation de celles ci causée par la conséquente émulsion, qu'après provoquerait le grippage du coussinet de bronze. Les chambres à huile et graisse visqueuse sont délimitées par des bagues de retenue unidirectionnelles, où les lèvres de celles-ci sont lubrifiées continuellement à bain d'huile maintenu en pression dans la chambre

15 correspondante au coussinet de bronze.

7. Dispositif de joint d'étanchéité pour axes d'hélices de bateaux de plaisance, suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que le rechange de l'huile dans l'endroit de lubrification du coussinet de bronze est assurée par une circulation automatique

20 obtenue grâce à l'effet de thermosiphon conséquent à la différence de température déterminée par le frottement de l'axe qui glisse sur le coussinet de bronze.

8. Dispositif de joint d'étanchéité pour axes d'hélices de bateaux de plaisance, caractérisé par un interrupteur automatique fixé sur l'étui cylindrique, actionné par un

25 ou plusieurs bagues (O ring) fixés à pression sur l'arbre. En cas d'excursion axiale

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anormale, les bagues solidaires à l'arbre actionnent le bras de l'interrupteur qui fait arrêter le moteur ou donne l'alarme.

9. Dispositif de joint d'étanchéité pour axes d'hélices de bateaux de plaisance, 5 caractérisé par une sonde de niveau située dans le réservoir de l'huile, qui en cas de baisse du niveau fait actionner d'abord une alarme, après arrête le moteur.

ABREGE

Dispositif de joint d'étanchéité d'arbres d'hélices de bateaux de plaisance, constitué par 10 une chambre étanche de blocage concentrique à l'axe, pleine de matière de scellage constituée préférablement par graisse insoluble à haute viscosité, maintenue constipée dans la chambre annulaire de blocage par la poussée hydrostatique contre les parois intérieures de la chambre et contre l'axe tournant, bloquant et empêchant tout passage d'eau. Sur l'extérieur de la chambre annulaire de blocage, une extrémité du soufflet 15 tubulaire élastique est fixée, tandis que l'autre est fixée autour du manchon du trou sur la coque. Donc l'eau est contenue par le soufflet tubulaire, par l'axe et par la matière de scellage contenue dans la chambre annulaire de blocage. Des dispositifs de sécurité provoquent l'arrêt du moteur en cas de déplacement axial anormale, comme dans le cas d'enroulement d'une corde dans l'hélice.

20 Avantages: Elimination du frottement, de l'usure de l'arbre, de l'absorption de la puissance motrice, de l'entretien, des vibrations. Permette le déplacement axial de l'arbre, la flottabilité maximale qu'absorbe toute vibration de l'axe et ne demande des alignements parfaits, ni des lignes d'axes droites. Prévient les problèmes sérieux en cas d'enroulement de cordes à l'hélice.

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