CH640618A5

CH640618A5 - Joint d'etancheite interfacial radial a jeu positif.

Info

Publication number: CH640618A5
Application number: CH1124879A
Authority: CH
Inventors: Peter Andrew James Scott
Original assignee: Ae Plc
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1979-12-19
Publication date: 1984-01-13
Also published as: NL187539B; DK157042C; FR2444866B1; GB2039332A; DK543279A; BE880694A; IE49878B1; US4313608A; FR2444866A1; JPS5586961A; IT1125129B; JPS6352266B2; DE2951273A1; NL7909171A; LU82014A1; DK157042B; GB2039332B; DE2951273C2; IE792472L; NL187539C

Description

La présente invention concerne un joint d'étanchéité interfacial radial à jeu positif selon le préambule de la revendication 1.

Dans des machines à grande vitesse, telles que des turbocompresseurs, des pompes à grande vitesse, des turbo-alternateurs, des envi-deuses de câblés pour pneus et des bobineuses, c'est-à-dire des machines dont la vitesse périphérique de l'arbre est de l'ordre de s 100 m/s, des joints d'étanchéité interfaciaux radiaux classiques n'ont en général pas eu de succès.

Même un joint d'étanchéité interfacial radial à jeu positif produit une énergie de cisaillement visqueux considérable entre ses deux faces d'étanchéité (de travail) opposées et, en raison des aisances de io fonctionnement étroites, l'écoulement du fluide de réglage de l'aisance entre les faces assure souvent une capacité thermique insuffisante pour servir de dissipateur pour cette perte d'énergie sans dépasser une température qui altérerait de façon permanente les propriétés du fluide de réglage.

15 De plus, la chaleur produite dans les éléments de travail plans des coupleurs pour transmission et des retardateurs pour système de freinage, par exemple, peut donner lieu à des irrégularités de fonctionnement des coupleurs et des freins, si elle n'est pas dissipée rapidement.

20 Les éléments de travail de joints d'étanchéité interfaciaux radiaux ont été refroidis par refroidissement par impact, par exemple au moyen d'ajutages de refroidissement répartis circonfé-rentiellement qui, cependant, n'offrent aucun soutien de pression sensible pour la paroi de l'élément de travail qui constitue une bar-25 rière thermique dont l'épaisseur ne peut, par conséquent, pas être réduite pour augmenter la transmission de chaleur à travers sa masse si cette paroi doit rester pratiquement plane. De plus, le refroidissement par impact suscite une répartition non uniforme de l'écoulement de fluide de refroidissement autour de la circonférence, 30 ce qui détermine un refroidissement différentiel qui n'est pas satisfaisant dans des joints d'étanchéité interfaciaux radiaux à jeu positif.

L'invention a notamment pour but d'assurer un écoulement de fluide de refroidissement qui fournisse un soutien de pression appréciable pour la paroi d'un élément de travail annulaire en vue de 35 réduire la résistance au transfert de chaleur du trajet thermique traversant la paroi. L'invention a aussi pour but de procurer une répartition circonférentielle uniforme de l'écoulement du fluide de refroidissement sur l'envers de l'élément de travail annulaire, avec un coefficient élevé de transfert de chaleur superficielle sur cet élément. 40 Suivant l'invention, le joint d'étanchéité interfacial radial à jeu positif présente les caractéristiques définies par la revendication 1.

Ce joint fournit, en service, une répartition de pression de fluide de refroidissement sur l'autre des faces coopérantes, de telle sorte que cette face forme l'envers de l'élément de travail, la pression ré-45 partie soutient la paroi de l'élément de travail, lui permettant d'être beaucoup plus mince que cela ne serait le cas autrement et donc de présenter une faible résistance au transfert de chaleur, ce qui améliore le refroidissement. La flexion de l'élément, pouvant fléchir en fonction de la sollicitation ou la charge imposée sur cet élément, so permet de maintenir un film de fluide présentant une fermeté considérable (c'est-à-dire la vitesse de variation de l'épaisseur du film de fluide par rapport à la charge) entre les faces coopérantes et assure ainsi un écoulement de fluide de refroidissement qui est réglé et également réparti dans le sens circonférentiel sur la face coopérante. 55 Cela est particulièrement important parce que la stabilité est essentielle pour assurer un fonctionnement satisfaisant du joint, car cela évite tout refroidissement circonférentiel différentiel qui provoquerait des effets hydrodynamiques de déstabilisation entre les faces de travail par suite de flexions thermoélastiques.

e» Grâce à l'invention, le jeu entre les faces coopérantes est réglé de manière précise, ce qui permet d'utiliser des jeux étroits sans variations circonférentielles appréciables, produisant ainsi un transfert de chaleur superficielle élevé et uniformément réparti à l'envers de l'élément de travail. L'invention évite aussi la nécessité d'usiner avec pré-65 cision une face coopérante du dispositif de régulation d'écoulement selon une forme en échelon ou conique; les deux faces coopérantes peuvent être usinées à plat dans le sens radial, ce qui est une opération relativement simple. Même avec un élément de travail à paroi

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mince, l'autre face du dispositif de régulation d'écoulement peut être maintenue dans un état en substance plat pour assurer une capacité de charge et une fermeté adéquates du film de fluide entre les faces coopérantes.

L'élément de travail peut lui-même comprendre un élément pouvant fléchir sous l'effet de la pression, comme dans le cas des joints d'étanchéité interfaciaux radiaux à jeu positif décrits dans la demande de brevet anglais N° 79.32758. Dans ces joints d'étanchéité interfaciaux, les moyens de régulation d'écoulement peuvent comprendre un élément pouvant fléchir sous l'effet de la pression qui comprend un organe annulaire comportant des anneaux radialement intérieur et extérieur rigides, dont l'un est mobile dans le sens axial et soutient un élément élastique intermédiaire, et une partie annulaire qui soutient l'autre anneau de l'élément pouvant fléchir et qui positionne radialement l'anneau axialement mobile et est en contact étanche avec lui. On obtient ainsi une région de basse pression derrière au moins une partie de l'élément pouvant fléchir et une charge tant sur l'anneau intérieur que sur l'anneau extérieur. La charge nette sur la face arrière de l'anneau d'amont mobile dans le sens axial est qualifiée de charge préalable imposée sur l'élément pouvant fléchir. La partie annulaire qui est elle-même axialement mobile est positionnée radialement et est scellée dans un support annulaire supportant l'élément de travail pouvant fléchir du joint d'étanchéité, de telle sorte que la charge imposée sur le dispositif de régulation d'écoulement, déterminant le flux de fluide de refroidissement, est transmise à une partie de la face d'envers de l'élément de travail pouvant fléchir pour exercer une charge préalable sur cet élément.

L'application d'une charge préalable sur l'élément pouvant fléchir qui règle l'écoulement et la transmission de la charge totale des moyens de régulation d'écoulement en vue de l'utiliser comme une charge préalable sur l'élément de travail pouvant fléchir, augmente la fermeté du film de fluide entre les faces coopérantes du dispositif de régulation d'écoulement et les faces de travail du joint d'étanchéité, respectivement, dans une mesure considérable, par exemple d'un facteur 10.

Dans une forme d'exécution préférée, le support annulaire est sollicité ou peut l'être dans le sens axial ou dans la direction de l'élément de travail qui comprend un anneau d'aval en substance rigide supporté par le support annulaire et relié à un organe annulaire d'amont flexible relativement mince à une partie duquel est transmise toute la charge imposée sur le dispositif de régulation d'écoulement et une différence de pression relativement faible est établie de part et d'autre de la partie de l'organe annulaire flexible située dans les zones d'amont du dispositif de régulation d'écoulement et de l'élément de travail. On peut obtenir cette faible différence de pression dans une construction du type dans lequel un fluide-tampon est utilisé aussi comme fluide de refroidissement dans le joint d'étanchéité interfacial radial, en disposant les zones d'admission des moyens de régulation d'écoulement et les faces de travail d'étanchéité, respectivement, l'une près de l'autre ou, en outre, lorsque le fluide de refroidissement fourni aux moyens de régulation d'écoulement est isolé de manière étanche du fluide sous pression élevé scellé, en fournissant les deux fluides en substance à la même pression.

La partie annulaire des moyens de régulation d'écoulement peut être disposée radialement dans le support annulaire et peut être scellée à celui-ci par tout moyen approprié d'une fermeté inférieure à celle du film entre les faces coopérantes, par exemple un anneau d'étanchéité ou de préférence une membrane d'étanchéité annulaire. Cela rend les moyens de régulation d'écoulement à même de s'orienter librement eux-mêmes en fonction des flexions de l'élément de travail et permet ainsi le maintien de l'aisance réglée entre les faces coopérantes des moyens de régulation d'écoulement.

L'invention est aussi applicable à des joints d'étanchéité à la vapeur dans lesquels il est difficile de maîtriser l'emplacement où une vaporisation se produit, car les moyens de régulation d'écoulement peuvent être utilisés pour imposer l'endroit du refroidissement dans une région circonférentielle choisie d'au moins un des éléments de travail du joint d'étanchéité à la vapeur.

Le joint conforme à l'invention assure un écoulement qui est proportionnel à la quatrième puissance de la perte de charge au niveau de ses faces annulaires coopérantes, ce qui contraste avec les relations linéaires ou de racine carrée que l'on obtient respectivement dans des étrangleurs laminaires et turbulents tels que des tubes capillaires et des orifices étranglés, respectivement, utilisés pour le réglage de paliers hydrostatiques classiques.

Il est à noter que, dans le joint-tampon d'étanchéité interfacial à jeu positif et à élément de travail pouvant fléchir, l'efficacité de la convergence géométrique entre les faces de travail du joint d'étanchéité pour la production de la fermeté du film est diminuée par toute diminution de la viscosité du fluide à mesure que la température du fluide de réglage du jeu augmente vers l'aval. Grâce à l'invention, les effets nuisibles éventuels des variations de viscosité sont maîtrisés.

Pour bien faire comprendre l'invention, on la décrira ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :

la fig. 1 est une vue en coupe d'une forme d'exécution d'un joint d'étanchéité interfacial radial à jeu positif comportant deux faces d'étanchéité pouvant tourner l'un par rapport à l'autre et comprenant des moyens de régulation d'écoulement, et les fig. 2 et 3 sont des vues en coupe d'autres formes d'exécution.

Comme le montre la fig. 1, un carter 11 présente une ouverture traversée par un arbre rotatif 12 et un joint d'étanchéité doit être établi entre une région 13 de fluide sous haute pression et une région 14 de fluide sous basse pression.

Un contre-plateau 20 est monté, au moyen d'une partie de montage 20A qu'il comporte, dans le carter, présente du jeu tout autour de l'arbre 12, est en contact étanche avec le carter 11 au moyen d'anneaux d'étanchéité 23 et est empêché de tourner par une cheville 26.

La partie d'extrémité droite du contre-plateau (sur le dessin) constitue un élément de travail 21 qui forme l'une de deux faces d'étanchéité, c'est-à-dire la face 25 pouvant tourner l'une par rapport à l'autre du joint d'étanchéité interfacial radial à jeu positif.

Une bague 16 est montée de manière à tourner avec l'arbre 12 au moyen d'une partie de montage 16A qu'elle comporte et qui est cla-vetée à l'arbre par un boulon vissé 18 ou un autre moyen adéquat tel qu'une cheville. La partie de montage 16A comprend deux sections qui sont boulonnées l'une à l'autre et des anneaux d'étanchéité 19 et 19 A empêchent toute fuite entre la partie de montage 16A de la bague et l'arbre 12 et entre les sections de la partie de montage. La partie d'extrémité gauche de la bague 16 (sur le dessin) constitue un autre élément de travail 121 qui forme l'autre face 125 des deux faces d'étanchéité du joint d'étanchéité interfacial qui peuvent tourner l'une par rapport à l'autre.

Le joint d'étanchéité interfacial fonctionne comme décrit dans la demande de brevet anglais N° 79.32758 à laquelle on peut se référer.

Le joint d'étanchéité interfacial représenté aux dessins est du type tampon, et du fluide sous une pression supérieure à celle régnant dans la région 13 est introduit par le conduit 15 dans le carter 11 dans un passage 22 prévu dans la partie 20A du contre-plateau, puis dans une région 17 située entre la périphérie interne et la périphérie externe des faces 25, 125. Du fluide s'écoule par conséquent à partir de la région 17 radialement vers l'intérieur sur des zones coopérantes B des faces 25,125 vers la région 13, et un flux de fluide s'écoule aussi à partir de la région 17 radialement vers l'extérieur sur des zones coopérantes A des faces 25, 125 vers la région 14. Le fluide-tampon qui s'écoule vers l'extérieur est évacué et est ensuite recyclé par un conduit 15A dans le carter 11.

Les faces 25,125 sont usinées radialement planes au cours de la fabrication. Les éléments de travail 21,121 du contre-plateau et de la bague comprennent des anneaux rigides radialement intérieur et extérieur 21A, 21B, et 121 A, 121B reliés par des parties intermédiaires flexibles 42, 142 de manière à former un élément élastique pouvant fléchir sous l'effet de la pression, tel que, en fonctionnement, en raison de la répartition différentielle de pression à laquelle il est soumis, il fléchisse pour former un passage convergent entre les

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faces 25,125. Le joint d'étanchéité est dimensionné d'une manière telle que, en fonctionnement, le jeu minimal entre les faces 25, 125 se présente au niveau de la périphérie externe des zones A et soit de l'ordre de 0,01 mm. Il est à noter qu'une feuillure est prévue près de la périphérie externe pour recevoir des moyens de fixation, par exemple des trous de boulons, des têtes de boulons, etc., et que cette feuillure est décalée vers l'arrière de la face d'étanchéité dans une mesure largement supérieure à la dimension de l'intervalle, la section à feuillure ne faisant par conséquent pas partie de la face d'étanchéité.

L'écoulement du fluide d'étanchéité entre les faces 25,125 dont l'une tourne à grande vitesse par rapport à l'autre produit une grande quantité de chaleur, principalement par cisaillement du film de fluide.

Pour dissiper cette chaleur, on utilise le système que l'on décrira ci-après. Le système représenté est en substance identique pour la bague 16 et le contre-plateau 20, sauf que l'un est une copie énantio-morphe de l'autre comme le montre le dessin. Pour éviter tout double emploi, les deux systèmes de refroidissement seront décrits ensemble.

Une partie annulaire 24,124 est prévue dans un espace 27,127 à l'intérieur d'un support annulaire à double paroi 20B, 16B du contre-plateau 20 et de la bague 16, respectivement, le support 20B, 16B étant supporté et maintenu dans le sens radial par la partie de montage 20A, 16A par l'intermédiaire d'un élément d'étanchéité à diaphragme métallique flexible ou à membrane 40, 140. La partie annulaire 24,124 est supportée et maintenue dans le sens radial par le support 20B, 16B par l'intermédiaire d'un élément d'étanchéité à diaphragme métallique flexible ou à membrane 28,128, divisant ainsi l'espace 27,127 en deux zones 29,129 et 30,130, se trouvant respectivement sous une pression inférieure et sous une pression supérieure.

La partie annulaire 24, 124 présente une gorge annulaire à échelon 31,131 qui s'ouvre vers l'arbre 12 et vers l'envers de l'élément de travail 21,121 correspondant. Un élément annulaire de section en L 32,132, formant un élément pouvant fléchir sous l'effet de la pression, comprend un anneau d'amont épais, en substance rigide 35A, 135A radialement intérieur et axialement en contact à coulissement avec la gorge 31,131, l'étanchéité de cet anneau dans la gorge étant assurée par un anneau d'étanchéité 33, 133. La partie radialement externe de l'élément de section en L comprend un anneau d'aval en substance rigide 35B, 135B qui est supporté par la partie annulaire 24,124 et les deux anneaux 35A et 135A, 35B et 135B sont reliés par une partie intermédiaire flexible plus mince 35, 135. Le système de refroidissement dans le contre-plateau 20 et dans la bague 16 comprend donc deux faces coopérantes dont l'une, 43,143, est formée par l'élément en L flexible 32,132 et dont l'autre, 44,144, est formée par une partie de l'envers de l'élément de travail 21,121. Les faces 43, 44 et 143,144 coopèrent d'une manière analogue à celle selon laquelle les faces d'étanchéité 25, 125 coopèrent l'une avec l'autre, sauf que les faces 43, 44 et 143,144 ne peuvent pas tourner l'une par rapport à l'autre.

La zone 30,130 s'étend autour de la périphérie interne de la partie annulaire 24,124 et de l'élément en L 32,132 et est en communication avec la région 17 par des lumières périphériques 41,141 traversant les faces 25,125, les lumières 41 étant en communication avec la source 15 de fluide sous haute pression provenant du passage 22 prévu dans la partie de montage 20A du contre-plateau. Quoiqu'une fraction de ce fluide s'échappe entre les faces d'étanchéité 25, 125 et soit évacuée, les lumières périphériques 41,141 peuvent néanmoins être traitées comme si elles étaient en substance à la même pression que la source de haute pression.

On comprendra que les extrémités gauches de la partie 24 et de l'élément 32 et les extrémités droites de la partie 124 et de l'élément 132 sont soumises à cette haute pression, sollicitant ainsi l'élément 32,132 pouvant fléchir vers la face coopérante 44,144 et partageant la charge entre les anneaux intérieur et extérieur 35A, 135A et 35B, 135B. La charge nette agissant sur les anneaux 35A et 135A, respectivement, après soustraction de la charge produite par la répartition de la pression entre les faces coopérantes 43, 44 et 143, 144, représente une charge préalable agissant sur l'élément en L 32, 132. De plus, les pressions agissant sur les extrémités gauches et droites des supports 20B, 16B, respectivement, sont en équilibre de sorte que le contre-plateau 20 et la bague 16 sont sollicités axialement l'un vers l'autre et que l'ensemble de la charge exercée sur le dispositif de régulation d'écoulement est transmis à la partie de l'envers de l'élément de travail 21, 121 qui forme la face coopérante 44,144.

La zone 29,129 radialement extérieure des éléments en L 32,132 et les espaces entre l'arrière des parties flexibles des éléments en L et les anneaux d'étanchéité 33, 133 sont raccordés à la pression la plus basse du système dans la région 14 par des lumières 36, 136 et 37, 137.

En fonctionnement, du fluide s'écoule à partir de la zone 30, 130, dans le sens radial, vers l'extérieur à partir de la zone d'admission du système de refroidissement à la périphérie interne des faces 43,44 et 143, 144 vers la périphérie externe de ces faces, c'est-à-dire vers la zone d'aval du système de refroidissement, et ce fluide crée une répartition de pression sur les envers des éléments de travail 21, 121 qui varie de la haute pression en 30, 130 à la basse pression de la région 14. Cette répartition de pression assure le soutien des parois des éléments de travail 21, 121 de sorte que l'épaisseur de ces parois peut être réduite au minimum en vue d'un refroidissement maximal. Ainsi, étant donné que ces parois sont relativement minces, elles peuvent être faites de matières à faible conductivité, par exemple d'aciers inoxydables choisis pour leur résistance à la corrosion.

Les faces 43, 143 des éléments en L 32, 132 sont dimensionnées et agencées de manière que, bien qu'elles soient usinées à plat au cours de la fabrication, elles fléchissent en fonctionnement de telle sorte que le jeu minimal entre ces faces et les faces coopérantes 44, 144 se présente au niveau de la périphérie extérieure des faces coopérantes ou près de celle-ci. Le jeu minimal peut être de l'ordre de 0,05 mm.

De plus, les diaphragmes d'étanchéité 28,128 et 40,140 permettent à l'ensemble du dispositif de régulation d'écoulement de se déplacer axialement pour s'adapter au déplacement relatif entre la face coopérante 44, 144 et les parties 20C, 16C du support 20B, 16B, pour permettre des déplacements axiaux relatifs entre les parties 20C, 16C du support et le reste du support 20B, 16B et établir la fermeté requise du film entre les faces coopérantes 43,44 et 143,144. Le film présent entre les faces d'étanchéité 25, 125 a une fermeté axiale qui est supérieure à celle de la partie flexible 42,142 de l'élément de travail 21,121.

L'écoulement du fluide de refroidissement sur l'envers des éléments de travail 21, 121 est réglé par le jeu séparant les faces coopérantes 43, 44 et 143,144 et est réparti de manière uniforme dans le sens circonférentiel sur l'envers de l'élément de travail 21,121.

La forme d'exécution de la fig. 2 diffère essentiellement de celle de la fig. 1 par le fait que le fluide de refroidissement est introduit par le passage 22,122 entre les faces coopérantes 43, 44 et 143,144 par une zone d'admission située entre leurs périphéries externe et interne au lieu de l'être au niveau de leur périphérie interne.

Dans cette forme d'exécution, la partie annulaire 24,124 présente une gorge annulaire à échelon à double paroi 31,131 qui ne s'ouvre que vers l'envers de l'élément de travail correspondant 21, 121 et qui est positionnée dans le sens radial et scellée de manière étanche par rapport au support annulaire 20B, 16B au moyen du disphragme ou de la membrane d'étanchéité flexible 40,140 qui supporte aussi le support annulaire par rapport à la partie de montage 20A du contre-plateau 20. L'élément annulaire 32,132 a une section transversale en forme de T, le passage 22,122 traversant le montant du T et s'ouvrant sur la face d'étanchéité 25, 125 correspondante. Le montant de l'élément en T 32, 132 est en contact de coulissement axial avec la gorge 31,131 et son étanchêité dans la gorge est assurée par des anneaux toriques 33,133,34,134. Le montant de l'élément en forme de T, qui est épais et en substance rigide, constitue un anneau d'amont 35A, 135A qui est équivalent à l'anneau d'amont

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radialement intérieur 35A, 135A de la fig. 1. L'anneau d'amont 35A, 135A est relié à des anneaux d'aval rigides radialement intérieur et extérieur 35B, 135B qui sont équivalents à l'anneau d'aval radialement extérieur 35B, 135B de la fig. 1, par des parties intermédiaires flexibles plus minces 35, 135 équivalent à la partie intermédiaire 35, 5 135 de la fig. 1. Le dispositif de régulation d'écoulement de la fig. 2 comporte donc deux zones d'aval.

L'élément de travail 21, 121 a également une section en T et son montant est épais et en substance rigide et forme un anneau d'amont 21 A, 121A à travers lequel s'étend le passage 22,122 et qui équivaut 10 à l'anneau d'amont radialement intérieur 21 A, 121A de la fig. 1. L'anneau d'amont 21 A, 121A est relié par des parties intermédiaires flexibles plus minces 42, 142 (équivalant à la partie intermédiaire 42, 142 de la fig. 1) à des anneaux d'aval en substance rigide radialement intérieur et extérieur 21B, 121B (équivalant à l'anneau d'aval 21B, 15 121B de la fig. 1). Les faces coopérantes 43 et 44, 143 et 144 du dispositif de régulation d'écoulement sont formées par les faces opposées de l'élément annulaire 32, 132 et par une partie de l'envers de l'élément de travail 21, 121 formé dans ce cas par l'anneau 21 A, 121 A. Contrairement à ce que montre la fig. 1, la zone 29, 129 de 2" cette forme d'exécution comporte des parties radialement interne et externe qui communiquent par des lumières radiales 38, 138 dans la partie annulaire 24, 124 et la zone 30, 130 est placée dans l'axe de la zone 29,129 et communique directement avec le passage 22, 122.

Pendant le fonctionnement du dispositif de la fig. 2, le fluide de 25 refroidissement, amené par les passages 22,122 à la zone d'admission du dispositif de régulation d'écoulement, s'écoule radialement vers l'intérieur et vers l'extérieur vers les zones d'aval du dispositif de régulation d'écoulement au niveau des périphéries externe et interne des faces coopérantes 43,44 et 143,144 (l'écoulement dirigé 30 radialement vers l'intérieur dans la partie interne de la zone 29,129 s'échappant par les lumières radiales 38, 138 vers la partie externe de la zone 29, 129, puis par les lumières 37, 137 vers la région 14).

Les périphéries interne et externe des parties 24,124 peuvent être 35 prolongées, comme indiqué aux dessins, vers l'envers de l'élément de travail 21,121 pour amener le fluide à s'écouler en contact avec l'envers de l'élément de travail à une vitesse relativement élevée.

Bien que, dans les formes d'exécution des fig. 1 et 2, un écoulement de fluide de refroidissement ait été décrit dans le contre-plateau 40 20 et dans l'anneau 16 pour refroidir les deux faces d'étanchéité 25, 125, cet écoulement pourrait n'être prévu que dans un seul de ces éléments, si cela donnait un refroidissement adéquat. Un tel agencement est représenté sur la fig. 3 dans laquelle des moyens sont prévus pour produire un écoulement de fluide-tampon de refroidissement 45 dans le contre-plateau 20 d'une manière semblable à celle utilisée dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 1.

La forme d'exécution représentée sur la fig. 3 diffère de celle représentée sur la fig. 1 par le fait que l'anneau d'aval 21B de l'élément de travail est prolongé axialement dans une gorge annulaire à échelon dans le support annulaire 20B et est supporté contre un épaulement radial 45 de la gorge prévue dans ce support. L'anneau 21B présente un chanfrein déterminant un espace 46 qui communique avec la zone 29 par des lumières 37, et un jeu est prévu entre la périphérie radialement externe de l'anneau 21B et la périphérie adjacente de la gorge à échelon pour faire communiquer l'espace 46 avec la région sous basse pression 14. Un élément annulaire d'amont flexible relativement mince 42 est relié à l'anneau 21B et constitue, à l'exception d'une racine annulaire 21A radialement interne et en substance rigide, l'envers de l'élément de travail 21. Une partie de cet élément annulaire flexible 42 forme la face 44 qui coopère avec la face 43 formée par l'élément annulaire 42 et l'ensemble de la charge exercée sur le dispositif de régulation d'écoulement est transmis à cette partie de l'élément annulaire flexible 42. Dans cette construction, une différence de pression relativement faible peut être établie de part et d'autre de la partie de l'élément annulaire flexible 42 dans les zones d'amont et d'admission de l'élément de travail 21 et du dispositif de régulation d'écoulement. Dans cette forme d'exécution, la convergence minimale entre les faces coopérantes 43, 44 ne se situe pas au niveau de sa périphérie radialement externe, mais près de celle-ci.

Le fluide-tampon de refroidissement est avantageusement un liquide tel que de l'huile ou de l'eau, mais peut être un gaz tel que de l'air comprimé. De plus, le fluide-tampon peut être refroidi avant d'être amené au joint d'étanchéité pour favoriser le refroidissement.

Diverses modifications peuvent être prévues sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, au lieu d'utiliser le fluide-tampon comme fluide de refroidissement dans un joint-tampon d'étanchéité, on peut utiliser comme fluide de refroidissement un autre fluide isolé de manière étanche par rapport au fluide-tampon. De plus, dans des joints d'étanchéité interfaciaux radiaux à jeu positif dans lesquels le fluide scellé sous haute pression est utilisé pour limiter les fuites du joint d'étanchéité comme décrit dans la demande de brevet anglais de la titulaire N° 79.32758 mentionnée plus haut, le fluide de refroidissement peut être introduit à partir de la région sous haute pression 13 entre les faces coopérantes des moyens de régulation d'écoulement. Dans ce cas, le fluide scellé sous haute pression utilisé pour le refroidissement peut être renvoyé vers la source de fluide scellé sous haute pression à travers une zone soumise à une pression comprise entre celles des régions sous haute et sous basse pression. Au lieu de comprendre un élément superficiel en matière élastique flexible comme décrit qui garantit une convergence de configuration généralement conique, l'élément pouvant fléchir peut comprendre un élément du genre piston qui comporte une membrane superficielle attachée et qui peut être déplacé par rapport à la partie annulaire à rencontre d'une charge élastique par la pression répartie entre les faces coopérantes du dispositif de régulation d'écoulement en vue de produire une convergence de configuration en échelon.

R

3 feuilles dessins

Claims

640 618

2

REVENDICATIONS

1. Joint d'étanchéité interfacial radial à jeu positif comprenant des moyens de régulation de l'écoulement d'un fluide à la face annulaire arrière (44,144) d'un élément de travail (21, 121) d'un dispositif tournant, caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième face annulaire (43, 143) opposée à, non tournante par rapport à et coopérante avec ladite face arrière (44, 144), pour définir un passage pour le fluide, des moyens pour introduire le fluide entre ces faces (43,44; 143,144) au niveau d'une zone d'admission (17) qu'il comporte, de manière que ce fluide s'écoule radialement vers au moins une zone d'aval qu'il comporte, la deuxième face (43,143) étant sollicitée ou pouvant être sollicitée contre la face arrière (44,144) et comprenant un élément élastique (32, 132) ou sollicité élastiquement qui peut fléchir sous l'effet de la pression et qui, en fonctionnement, fléchit pour former, entre les faces coopérantes (43,44; 143,144), un jeu qui converge radialement vers la zone d'aval à une valeur minimale.
2. Joint suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément (32, 132) pouvant fléchir sous l'effet de la pression comprend un élément annulaire comportant des anneaux d'amont (35A, 135A) et d'aval (35B, 135B) en substance rigide qui supportent un ou plusieurs éléments élastiques (35, 135) intermédiaires, l'anneau ou les anneaux d'aval étant supportés par une partie annulaire (24,124) qui positionne radialement l'anneau d'amont et qui est scellée à celui-ci de manière à former une région sous basse pression derrière au moins une partie de l'élément pouvant fléchir et à partager la charge entre les anneaux d'amont et d'aval.
3. Joint suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la partie annulaire (24,124) est positionnée radialement et est scellée par des moyens élastiques (28, 128).
4. Joint suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen élastique (28, 128) est un diaphragme flexible ou une membrane d'étanchéité.
5. Joint suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la partie annulaire (24, 124) est montée sur un support annulaire (20B, 16B) et dans celui-ci, ce support supportant l'élément de travail (21, 121).
6. Joint suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de travail (21, 121) est lui-même un élément pouvant fléchir sous l'effet de la pression de manière à permettre à l'envers de l'élément de travail de se déplacer, et la charge exercée est transmise à ladite partie de l'envers de l'élément de travail.
7. Joint suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le support annulaire (20B, 16B) est sollicité dans le sens axial ou peut être sollicité dans le sens axial en direction de l'élément de travail, que l'élément de travail (21, 121) comprend un anneau d'aval (21A, 121 A) en substance rigide supporté par le support annulaire (20B, 16B) et relié à un élément annulaire d'amont flexible (42, 142) relativement mince à une partie duquel est transmis l'ensemble de la charge exercée, et une différence de pression relativement faible est établie de part et d'autre de la partie de l'élément annulaire flexible située dans ses zones d'amont et d'admission (17) de l'élément de travail (21, 121).
8. Joint suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la zone d'admission (17) est située au niveau d'une région périphérique des faces (25, 125) coopérantes des éléments de travail (21, 121) et une zone d'aval est disposée au niveau de l'autre région périphérique des faces (25,125) coopérantes.
9. Joint suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la zone d'admission (17) est située au niveau d'une région intermédiaire des faces (25, 125) coopérantes des éléments de travail (21, 121) et deux zones d'aval sont situées au niveau des régions périphériques interne et externe des faces (25, 125) coopérantes.