Dispositif pour assurer l'étanchéité entre une paroi d'un bâti et un arbre La présente invention a pour objet un dispositif pour assurer l'étanchéité entre une paroi d'un bâti contenant un fluide sous pression et un arbre traver sant la paroi. Elle a pour but de fournir un tel dis positif qui, contrairement aux dispositifs connus, fonctionne toujours dans les meilleures conditions quelle que soit la pression du fluide dans le bâti.
Le dispositif faisant l'objet de la présente inven tion est caractérisé en ce qu'il comprend une pre mière pièce fixée sur l'arbre de manière à tourner avec lui, une seconde pièce présentant une surface tournante et montée à glissement sur l'arbre de ma nière à tourner également avec lui, et un élément élastique monté entre la première pièce et une sur face conique de la seconde pièce axée sur l'arbre, afin que la pression de contact entre l'élément élas tique et la seconde pièce présente une composante parallèle à l'arbre et tenant à rapprocher la surface tournante de la surface fixe de la paroi du bâti,
de manière que toute variation de la pression du fluide entrame une variation correspondante et de même sens de ladite composante pour assurer constamment un équilibre entre la pression du fluide et la pression de contact.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un joint connu et deux formes d'exécution et des variantes de l'objet de la présente invention.
La fig. 1 est une coupe d'un joint connu.
La fig. 2 est une coupe de la première forme d'exécution.
La fig. 3 montre des variantes d'un organe repré senté à la fig. 2.
La fig. 4 est une coupe de la seconde forme d'exécution.
Un joint connu représenté à la fig. 1 est destiné à assurer l'étanchéité entre un bâti 1, présentant une chambre 2 contenant un liquide sous pression, et un arbre rotatif 3 qui traverse une paroi du bâti 1. Ce joint comprend une bague 4, fixée au bâti 1 et pré sentant une surface fixe 5 plane et polie, et une seconde bague 6 fixée sur l'arbre 3 par un manchon de caoutchouc 7, de manière à tourner avec l'arbre. Les bagues 4 et 6 présentent un diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre de l'arbre 3.
La bague 6 présente une surface 8 plane et polie qui est rigoureusement parallèle à la surface 5 de la bague 4 et séparée de cette surface par un espace 9 dans lequel peut pénétrer le liquide contenu dans la chambre 2. La largeur de l'espace 9 est exagérée sur le dessin. Un anneau 10 est fixé sur l'arbre 3 et constitue un arrêt pour un ressort 11 qui s'appuie également contre le manchon 7. La largeur de l'es pace 9 est déterminée par la pression du liquide dans la chambre 2 et par la pression antagoniste du res sort 11.
Un peu de liquide pénètre dans l'espace 9 et lubrifie les surfaces 5 et 8 qui sont en mouvement relatif quand l'arbre 3 tourne. Pour une pression donnée du liquide dans la chambre 2, on choisit un ressort 11 qui assure la largeur voulue de l'espace 9, de manière à laisser pénétrer dans ce dernier une quantité suffisante de liquide pour assurer la lubri fication, sans qu'une quantité appréciable de liquide ne s'échappe vers l'extérieur du joint au niveau de cet espace.
Si la pression du liquide dans la chambre 2 augmente, la largeur de l'espace 9 augmente et le joint laisse perdre une quantité inadmissible de liquide. Si au contraire la pression dans la chambre 2 diminue, le ressort 11 déplace axialement le man chon 7 et la bague 6 et diminue la largeur de l'es pace 9. Le film de liquide dans l'espace 9 est écrasé et détruit, ce qui provoque l'échauffement des bagues et leur usure rapide. Dans les deux cas, l'étanchéité n'est pas assurée.
La première forme d'exécution représentée à la fig. 2 est également destinée à assurer l'étanchéité entre un bâti 12, comprenant une chambre 13 rem plie d'un liquide sous pression, et un arbre rotatif 14 qui traverse une paroi du bâti 12. Le dispositif com prend une bague 15 fixée au bâti, présentant un dia mètre légèrement supérieur à celui de l'arbre et une surface 16 plane et polie. Un plateau 17 est fixé sur l'arbre 14 par une vis 18 et présente près de sa périphérie un trou 19. Un anneau 20 est monté librement sur l'arbre 14. Cet anneau porte une che ville 21 qui pénètre dans le trou 19 du plateau 17.
Il s'ensuit que l'anneau 20 est entraîné en rotation par le plateau 17 quand l'arbre 14 tourne, et qu'il peut se déplacer axialement le long de l'arbre. L'an neau 20 présente une surface intérieure conique 22 axée sur l'axe de l'arbre 14 et faisant avec ce dernier un angle a. compris, par exemple, entre 20 et 800. L'anneau 20 porte une bague 23 qui tourne avec lui. Cette bague 23 présente une surface 24 plane et polie, parallèle à la surface 16 de la bague fixe 15. La bague 23 présente un diamètre intérieur légère ment supérieur au diamètre de l'arbre 14.
Un élé ment élastique annulaire 25, par exemple en caout chouc, en métal mince ou en matière plastique, est monté entre le plateau 17 et la surface conique 22 de l'anneau 20. Sous l'action de la pression du liquide contenu dans la chambre 13, et transmise par le jeu existant entre l'arbre 14 et la bague 15, l'élé ment élastique 25 est déformé et comprimé entre le plateau 17 et l'anneau 20. Les surfaces 16 de la bague 15 et 24 de la bague 23 sont alors séparées par un espace 26 (d'une largeur exagérée sur le des sin) dans lequel le liquide sous pression peut péné trer pour lubrifier ces surfaces 16 et 24.
Il s'établit un équilibre entre la pression du liquide et la pres sion antagoniste exercée par l'élément élastique 25.
La pression de contact P qui s'exerce contre la surface intérieure conique 22 de l'anneau 20 se dé compose en une composante radiale R dirigée vers l'extérieur et une composante axiale A qui pousse le plateau 20 vers le bâti 12, c'est-à-dire qui tend à rapprocher l'une de l'autre les surfaces fixe 16 et tournante 24 contre l'action du fluide sous pression quand l'arbre tourne. La composante A est fonction du coefficient d'élasticité de l'élément 25 et de l'angle a.
Quand la pression dans la chambre 13 aug mente, la pression de contact P augmente également, ainsi que la pression axiale A. Si au contraire la pression diminue dans la chambre 13, la pression de contact P diminue de manière correspondante, ainsi que la pression axiale A. On voit donc que cette com posante axiale A de la pression de contact varie avec la pression dans la chambre 13, de manière corres pondante et dans le même sens. Il en résulte un équilibre constant entre la pression du liquide et la pression de contact et l'espace 26 garde constam ment la même largeur.
Le dispositif décrit peut fonctionner de manière satisfaisante dans un do- maine de pression très étendu, par exemple, entre 0 et 25 atmosphères, sans que l'espace 26 se dilate ou se contracte selon les variations de pression dans la chambre 13 et prenne une largeur trop grande ou trop petite incompatible avec un bon fonctionne ment du joint.
L'élément élastique 25 de la fig. 2 peut prendre évidemment diverses formes, quelques variantes étant représentées à la fig. 3. Si la pression régnant dans la chambre 13 est très élevée, il peut ariver que l'élément élastique ne garde pas des caractéristiques constantes sur tout le domaine de la pression. On peut utiliser une cons truction dans laquelle un autre élément élastique vient aider l'élément 25. Cette seconde forme d'exé cution est représentée à la fig. 4.
On retrouve dans cette forme d'exécution certains des organes décrits dans la première forme d'exécution et désignés à la fig. 4 par les mêmes chiffres de référence qu'à la fig. 2. Cette construction diffère de la première en ce que l'élément élastique 25 est monté entre l'an neau 20 et un anneau de butée 27 solidaire de l'ar bre 14, et non entre l'anneau 20 et le plateau 17. En outre, un ressort 28 est monté autour de l'arbre entre le plateau 17 et l'anneau 20.
Ce ressort agit donc dans le même sens que l'élément élastique 25 et tend à rapprocher l'une de l'autre les surfaces 16 et 24 des bagues 15 et 23 respectivement contre l'action de la pression régnant dans la chambre 13.
Si l'élément élastique 25 est capable de suppor ter des pressions élevées, de l'ordre de 25 atmo sphères par exemple, il peut ne pas être assez sen sible pour travailler de manière satisfaisante à des pressions plus basses, de 0,1 ou 0,2 atmosphère par exemple. Le ressort 28, dans ce cas, assure l'étan chéité désirable qui ne pourrait être assurée par l'élément élastique 25 seul. La pression du ressort 28 peut être réglée en déplaçant le plateau 17 le long de l'arbre 14.
Il est évident qu'au. lieu d'utiliser un seul ressort 28, on pourrait utiliser plusieurs ressorts disposés selon une circonférence autour de l'arbre 14.