FR2461869A1 - SEALING DEVICE FOR EXHAUST CONTROL VALVE CONTROL SHAFT - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF D'ETANCHEITE POUR ARBRE DE COMMANDE 16 D'UNE SOUPAPE 27 DE CONTROLE DE DEBIT DE GAZ D'ECHAPPEMENT ENVOYE A LA ROUE DE TURBINE D'UN TURBOGENERATEUR. B.DISPOSITIF CARACTERISE EN CE QU'IL COMPREND UN JOINT D'ETANCHEITE ANNULAIRE 23 ET UNE GARNITURE ANNULAIRE 24 SITUES TOUS DEUX DANS LA PARTIE DU CARTER SOUS PRESSION 10 TRAVERSEE PAR L'ARBRE DE COMMANDE 16. C.L'INVENTION S'APPLIQUE A LA COMMANDE D'ECHAPPEMENT DE TURBOGENERATEURS.SEALING DEVICE FOR DRIVE SHAFT 16 OF A VALVE 27 FOR CONTROLLING THE FLOW OF EXHAUST GAS SENT TO THE TURBINE WHEEL OF A TURBOGENERATOR. B. DEVICE CHARACTERIZED IN THAT IT CONSISTS OF AN ANNULAR GASKET 23 AND AN ANNULAR SEAL 24 LOCATED BOTH IN THE PRESSURIZED CRANKCASE PART 10 THROUGH THE DRIVE SHAFT 16. C. THE INVENTION APPLIES TO THE TURBOGENERATOR EXHAUST CONTROL.

Description

1.- L'invention concerne un dispositif d'étanchéité pour arbre de commande1.- The invention relates to a sealing device for control shaft

de soupape de contrôle d'échappement. En  exhaust control valve. In

général une soupape de contrôle d'échappement pour moteurs à es-  general an exhaust control valve for combustion engines

sence est reliée, par un arbre de commande, à un diaphragme action-  sence is connected by a control shaft to an actuator diaphragm

né par la pression différentielle entre une pression de surcharge du moteur et la pression existant avant la surcharge. Par suite il est nécessaire d'assurer l'étanchéité du cazter sous pression dont sort l'arbre de commande, Classiquement une étanchéité de ce type est assurée par un simple joint annulaire 2 glissant sur l'arbre de commande 1 et se bloquant entre une partie recourbée 3a de la paroi latérale du carter sous pression 3 et un élément de fixation 4,  born by the differential pressure between an overload pressure of the motor and the pressure existing before the overload. As a result it is necessary to ensure the tightness of the pressure cazter from which the control shaft exits. Conventionally, a seal of this type is ensured by a simple annular seal 2 sliding on the control shaft 1 and locking between a curved portion 3a of the side wall of the pressurized housing 3 and a fixing element 4,

comme indiqué sur la figure 1. Par suite, lorsque l'arbre de com-  as shown in Figure 1. As a result, when the

mande 1 va et vient cycliquement, la partie recourbée 3a de la paroi latérale du carter sous pression 3, et l'élément de fixation 4, subissent un effort dirigé vers l'extérieur. Il en résulte que la partie recourbée Sa et l'élément de fixation 4 s'ouvrent en formant des interstices entre la partie recourbée Sa et le joint annulaire 2 et entre l'élénent de fixation 4 et le joint annulaire 2. Cela détériore considérablement l'étanchéité entre le carter  cyclically back and forth, the curved portion 3a of the side wall of the pressurized housing 3, and the fastener 4, undergo an outward force. As a result, the curved portion Sa and the fastening element 4 open forming gaps between the bent portion Sa and the annular seal 2 and between the fixing element 4 and the annular seal 2. This considerably deteriorates the l sealing between the housing

sous pression 3 et l'arbre de commande 1.  under pressure 3 and the control shaft 1.

D'autre part le carter sous pression 5 et l'arbre de commande 1 peuvent se monter dans différentes positions sur un corps de turbogénérateur. Par suite l'extrémité de l'arbre de commande 1 située à l'intérieur du carter sous pression peut subir des oscillations tout à fait différentes de celles du carter extérieur, bien que les oscillations de cet arbre de commande et de  On the other hand the pressure housing 5 and the control shaft 1 can be mounted in different positions on a turbine generator body. As a result, the end of the control shaft 1 located inside the pressure housing can undergo oscillations quite different from those of the outer casing, although the oscillations of this control shaft and

ce carter sous pression soient produites par le même moteur.  this pressure housing are produced by the same engine.

L'extrémité de l'arbre de commande située à l'intérieur du carter sous pression est maintenue en place par un diaphragme, mais les mouv ements d'oscillation de celle-ci qui, comme indiqué ci-dessus, diffèrent complètement de ceux du carter Sous pression, ne peuvent être suffisamment pris en compte et amortis par le diaphragme, de sorte qu'au bout d'un certain temps  The end of the control shaft located inside the pressure housing is held in place by a diaphragm, but the oscillation motions thereof which, as indicated above, differ completely from those of the diaphragm. Under pressure, can not be sufficiently taken into account and damped by the diaphragm, so that after a certain time

ce diaphragme se trouve nécessairement détérioré.  this diaphragm is necessarily deteriorated.

D'autre part une soupape de contrôle d'échap-  On the other hand an escape control valve

pement pour moteurs diesel ne nécessite pas l'utilisation d'une chambre de pression négative, ce qui contribue encore à détériorer les caractéristiques d'étanchéité de la soupape. Par suite ce type de soupape de contrôle d'échappement ne pose pas de problèmes 2.-  For diesel engines, this does not require the use of a negative pressure chamber, which further contributes to deterioration of the sealing characteristics of the valve. As a result this type of exhaust control valve does not pose any problems.

d'étanchéité sous cet aspect, mais laisse actuellement sans solu-  in this respect, but currently leaves no solution

tion les problèmes de rupture du diaphragme provoqués par les  the problems of diaphragm rupture caused by

oscillations relativement irrégulières de celui-ci.  relatively irregular oscillations of it.

L'invention a pour but de pallier les incon-  The invention aims to overcome the inconveniences

vénients ci-dessus des dispositifs d'étanchéité de technique antérieure, pour arbre de commande de soupape de contrôle d'échappement. L'invention a également pour but de créer une structure très simple de joint d'étanchéité double entre l'arbre de commande et la partie du carter sous pression dont sort cet arbre, de manière à améliorer considérablement l'étanchéité de la  discloses above prior art sealing devices for exhaust control valve control shaft. Another object of the invention is to create a very simple double seal structure between the control shaft and the part of the pressure housing from which this shaft emerges, so as to considerably improve the watertightness of the

structure de joint et l'endurance du diaphragme.  joint structure and endurance of the diaphragm.

A cet effet l'invention concerne un dispositif d'étanchéité pour arbre de commande d'une soupape de contrôle du débit de gaz d'échappement envoyé à la roue de turbine d'un turbogénérateur, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un joint d'étanchéité annulaire et une garniture annulaire situés tous deux dans la partie du carter sous pression traversée par l'arbre  For this purpose, the invention relates to a sealing device for a control shaft of an exhaust gas flow control valve sent to the turbine wheel of a turbo-generator, characterized in that it comprises a gasket sealing ring and annular seal both located in the portion of the pressure housing traversed by the shaft

de commande.control.

D'autres caractéristiques et avantages de  Other features and benefits of

l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la descrip-  invention will appear more clearly on reading the description of the

tion détaillée qui suit et qui se réfère aux dessins ci-joints dans lesquels:  detailed description which follows and which refers to the attached drawings in which:

- la figure 1 illustre un dispositif d'étan-  - Figure 1 illustrates a device for

chéité pour arbre de commande de soupape de contrôle d'échappement selon l'art antérieur, et - la figure 2 représente une vue en coupe d'une forme préférée de réalisation d'un dispositif de joint d'étanchéité selon l'invention' Sur la figure 2 la référence 10 désigne un carter sous pression constituant le corps principal d'un mécanisme de command sensible à la pression et destiné à contrôler le degré  FIG. 2 is a sectional view of a preferred embodiment of a seal device according to the invention. FIG. 2, reference numeral 10 designates a pressurized housing constituting the main body of a pressure-sensitive control mechanism and intended to control the degree of

d'ouverture d'un orifice d'échappement.  opening an exhaust port.

L'intérieur du carter sous pression est divisé en une chambre de pression positive 12 et une chambre de pression négative 13 par un diaphragme 11 constituant l'élément de commande sensible à la pression. Un conduit 14 d'application d'une pression de surcharge débouche dans la chambre de pression positive 12,  The interior of the pressurized housing is divided into a positive pressure chamber 12 and a negative pressure chamber 13 by a diaphragm 11 constituting the pressure sensitive control element. A conduit 14 for applying an overpressure pressure opens into the positive pressure chamber 12,

tandis qu'un conduit 15 destiné à appliquer une pression de pré-  while a duct 15 intended to apply a pressure of pre-

surcharge débouche dans la chambre de pression négative 13.  overload opens in the negative pressure chamber 13.

3.- L'arbre de commande 16 destiné à actionner la soupape de contrôle d'échappement qui sera décrite ci-après, est fixé par son extrémité de base à la partie centrale du diaphragme  3.- The control shaft 16 for actuating the exhaust control valve which will be described below, is fixed by its base end to the central part of the diaphragm

11 par l'intermédiaire de rondelles 17, 18 résistant à la pression.  11 via washers 17, 18 resistant to pressure.

L'arbre de commande 16 comporte une rainure  The control shaft 16 has a groove

annulaire 19 dans la partie de son pourtour située dans la cham-  ring 19 in the part of its periphery located in the chamber

bre de pression négative 13. Un rebord intérieur d'épaisseur renforcée 20a d'un autre diaphragme 20 monté dans la chambre de  negative pressure 13. An inner rim of reinforced thickness 20a of another diaphragm 20 mounted in the chamber of

pression négative 13, vient s'adapter dans la rainure annulaire 19.  negative pressure 13, fits into the annular groove 19.

Par suite le diaphragme 20 monté par sa partie centrale dans la surface périphérique circulaire de l'arbre de commande 16, peut venir en position repliée suivant les mouvements de va et vient de l'arbre de commande 16. Le diaphragme 20 est libre par rapport à la partie du carter sous pression 10 formant la chambre de pression négative 13, mais les caractéristiques d'étanchéité du diaphragme 20 par rapport à la surface intérieure de la paroi du carter 10 se trouvant du côté sortie de l'arbre de  As a result the diaphragm 20 mounted by its central portion in the circular peripheral surface of the control shaft 16, can come in the folded position according to the movements back and forth of the control shaft 16. The diaphragm 20 is free relative to the portion of the pressurized housing 10 forming the negative pressure chamber 13, but the sealing characteristics of the diaphragm 20 with respect to the inner surface of the housing wall 10 being on the outlet side of the pressure shaft

commande, sont conservées.order, are preserved.

Un ressort 22 poussant en permanence l'arbre  A spring 22 constantly pushing the shaft

de commande 16 dans le sens de fermeture de la soupape (c'est-à-  16 in the closing direction of the valve (ie

dire vers la chambre de pression positive 12), est monté entre une rondelle de réception de pression 21 en contact avec la surface  say to the positive pressure chamber 12), is mounted between a pressure receiving washer 21 in contact with the surface

de réception de pression du diaphragme 20, et la rondelle de récep-  receiving pressure of the diaphragm 20, and the receiving washer

tion de pression 17 du diaphragme 11 servant dorgane de commande  pressure switch 17 of the diaphragm 11 serving as control member

sensible à la pression.sensitive to pressure.

Le diaphragme 20 se trouve ainsi maintenu, par l'élasticité du ressort 22, entre la surface intérieure de la paroi de la chambre de pression négative 13 située du côté sortie de  The diaphragm 20 is thus maintained, by the elasticity of the spring 22, between the inner surface of the wall of the negative pressure chamber 13 located on the exit side of the diaphragm 20.

l'arbre de commande, et la rondelle de réception de pression 21.  the control shaft, and the pressure receiving washer 21.

Cette force de pression du diaphragme augmente lorsque l'arbre de commande 16 se déplace dans le sens d'ouverture de la soupape en  This diaphragm pressure force increases when the control shaft 16 moves in the opening direction of the valve.

comprimant le ressort 22, de manière à assurer efficacement l'étan-  compressing the spring 22 so as to effectively provide the

chéité de la partie comprimée du diaphragme 20.  of the compressed part of the diaphragm 20.

Ce diaphragme 20 comporte un rebord d'engage-  This diaphragm 20 comprises a flange of engagement

ment d'une seule pièce 20b. Ce rebord 20b s'engage contre la surface de pourtour circulaire de la rondelle de réception de Pression 21 pour empêcher ainsi le diaphragme 20 de glisser de la Surface intérieure de la paroi du carter 10 venant en contact avec  in one piece 20b. This flange 20b engages against the circular periphery surface of the pressure receiving washer 21 to thereby prevent the diaphragm 20 from slipping from the inner surface of the housing wall 10 coming into contact with it.

le diaphragme 20 et la rondelle de réception de pression 21.  the diaphragm 20 and the pressure receiving washer 21.

4.- L'espace compris entre la paroi de la chambre de pression négative 13 située du côté sortie de l'arbre de commande et cet arbre de commande 16, se trouve ainsi fermé de  4.- The space between the wall of the negative pressure chamber 13 located on the output side of the control shaft and the control shaft 16 is thus closed.

manière étanche par le diaphragme 20.  sealed manner by the diaphragm 20.

Cet arbre de commande 16 se trouve en outre scell é de manière étanche dans sa partie située à l'extérieur du diaphragme 20. Un joint d'étanchéité annulaire 23 s'adapte sur la partie de surface circulaire extérieure de l'arbre 16 située au voisinage et à l'extérieur du diaphragme 20. le joint annulaire 23 se trouve comprimé et maintenu en place, sur ses deux côtés, entre la paroi 10a de la chambre de pression négative 13 située du c8té sortie de l'arbre de commande, et un élément de porte joint 25 Placé vers l'intérieur à une certaine distance dela paroi 10a et soudé, par sa base à la surface périphérique intérieure du carter 10. Une garniture annulaire 24 en matériau élastique tel que du caoutchouc, est insérée entre la partie intermédiaire de la  This control shaft 16 is further sealingly sealed in its portion outside the diaphragm 20. An annular seal 23 fits on the outer circular surface portion of the shaft 16 located at adjacent and outside the diaphragm 20. the annular seal 23 is compressed and held in place, on both sides, between the wall 10a of the negative pressure chamber 13 located on the output side of the control shaft, and a seal door member 25 located inwardly at a distance from the wall 10a and welded, by its base to the inner peripheral surface of the housing 10. An annular seal 24 of elastic material such as rubber, is inserted between the intermediary

section de surface intérieure du carter opposée au joint d'étan-  inner surface section of the housing opposite the seal of

chéité annulaire 23, et la surface périphérique circulaire de ce  ringness 23, and the circular peripheral area of this

joint annulaire 23.annular seal 23.

le joint d'étanchéité annulaire 23 peut se fixer à la partie du carter 10 formant la chambre de pression négative 13, et la garniture annulaire 24 peut être montée entre  the annular seal 23 can attach to the portion of the housing 10 forming the negative pressure chamber 13, and the annular seal 24 can be mounted between

l'arbre 16 et le joint d'étanchéité annulaire 23.  the shaft 16 and the annular seal 23.

Il apparaît clairement d'après ce qui précède que l'espace entourant l'arbre de commande 16, du côté sortie de celui-ci, est fermé de manière étanche par le joint annulaire 23 et la garniture 24. Le diaphragmé 20 de ce joint double constitué Par le diaphragme 20 et le joint annulaire 23 peut ttre supprimé lorsqu'on ne recherche que des caractéristiques d'étanchéité moyennes ou lorsque l'utilisation du seul joint annulaire 23  It is clear from the above that the space surrounding the control shaft 16, on the output side thereof, is sealingly closed by the annular seal 23 and the seal 24. The diaphragm 20 of this seal The double diaphragm 20 and the annular seal 23 can be omitted when only medium sealing characteristics are sought or when the use of the single annular seal 23

suffit, ou encore dans le cas d'une soupape de contrôle d'échap-  suffice, or in the case of an escape control valve

pement pour moteurs diesel ne nécessitant pas de chambre de  for diesel engines that do not require

pression négative, comme cela sera décrit ci-après.  negative pressure, as will be described below.

Une soupape de contrôle d'échappement 27 est associée en fonctionnement à l'extrémité extérieure de l'arbre de commande 16 par l'intermédiaire d'un levier 26. Cette soupape 27 sert à ouvrir ou fermer un passage de dérivation d'échappement 28 Pour turbogénérateur, de manière à contrôler ainsi le débit des gaz d'échappement appliqués à une roue de turbine. Quand la Pression de surcharge pénétrant dans la chambre de pression positive  An exhaust control valve 27 is operably associated with the outer end of the control shaft 16 via a lever 26. This valve 27 serves to open or close an exhaust bypass passage 28 For turbogenerator, so as to control the flow of exhaust gas applied to a turbine wheel. When the Overload Pressure Penetrates into the Positive Pressure Chamber

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12 dépasse la force élastique du ressort 22, ou quand une pres-  12 exceeds the elastic force of the spring 22, or when a pressure

sion de pré-surcharge dépassant la force élastique du ressort 22, est appliquée à la chambre de pression négative 13, le diaphragme 11 servant d'organe de commande sensible à la pression, entre en action. Par suite la soupape de contrôle d'échappement 27 est actionnée, en réponse au mouvement du diapbragme 11; par l'arbre  The pre-load pressure exceeding the elastic force of the spring 22 is applied to the negative pressure chamber 13, the diaphragm 11 acting as a pressure-sensitive control member, is activated. As a result, the exhaust control valve 27 is actuated in response to the movement of the diaphragm 11; by the tree

de commande 16 et le levier 26. Une description plus détaillée du  16 and the lever 26. A more detailed description of the

fonctionnement du dispositif ci-dessus ne s'impose pas ici et ne  operation of the above device is not necessary here and

sera donc pas donnée.will not be given.

Une soupape de contrôle d'échappement pour  An exhaust control valve for

moteurs diesel est légèrement différente de la soupape décrite ci-  diesel engines is slightly different from the valve described above.

dessus en ce qu'elle ne nécessite pas de chambre de pression négative 13. Par suite les caractéristiques d'étanchéité du joint annulaire 23 et de la garniture 24 ne sont pas aussi importantes  above that it does not require a negative pressure chamber 13. As a result, the sealing characteristics of the annular seal 23 and the seal 24 are not so important.

Pour ce dernier type de soupape.For the latter type of valve.

En d'autres termes une telle soupape de contrôle d'échappement doit simplement ôtre capable de supprimer les mouv ements irréguliers de l'extrémité de l'arbre de commande risquant d'endommager le diaphragme à l'intérieur du carter sous  In other words, such an exhaust control valve simply needs to be able to suppress the irregular movements of the end of the control shaft that could damage the diaphragm inside the crankcase.

pression.pressure.

Selon l'invention décrite ci-dessus, un joint d'étanchéité annulaire s'adapte et se serre autour d'un arbre de cormrmande destiné à ouvrir et à fermer une soupape de contrôle d'échappement pour turbogénérateur, et une garniture se trouve fixée en place entre le joint annulaire et la paroi d'un carter sous pression dont sort l'arbre de commande. Cela permet ainsi d'obtenir un double joint d'étanchéité de l'espace compris entre la paroi du carter sous pression, dont sort l'arbre de commande, et la surface extérieure de cet arbre de commande lui-même, ce résultat étant obtenu grâce à la présence du joint d'étanchéité annulaire et de la garniture. Cette disposition permet d'améliorer considérablement les performances du diaphragme. Par suite le  According to the invention described above, an annular seal fits and tightens around a control shaft for opening and closing an exhaust control valve for a turbo-generator, and a gasket is attached. in place between the annular seal and the wall of a pressure housing from which the control shaft exits. This thus makes it possible to obtain a double seal of the space between the wall of the pressure housing, from which the control shaft exits, and the outer surface of this control shaft itself, this result being obtained thanks to the presence of the annular seal and the packing. This arrangement significantly improves the performance of the diaphragm. As a result

dispositif de joint selon l'invention permet d'atteindre d'excel-  sealing device according to the invention makes it possible to achieve excellent

lentes caractéristiques pratiques en assurant un fonctionnement convenable très doux du diaphragme et en contrôlant le degré d'ouverture de la soupape par une commande réalisée à partir du  slow practical characteristics by ensuring a very smooth operation of the diaphragm and by controlling the degree of opening of the valve by a control made from the

mouvement du diaphragme.diaphragm movement.

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Claims (4)

REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'étanc héité pour arbre de commande (16) d'une soupape (27) de contrôle de débit de gaz d'échappement envoyé à la roue de turbine d'un turbogénérateur, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un joint d'étanchéité- annulaire (23) et une garniture annulaire (24) situés tous deux dans la partie du carter sous pression (10) traversée par l'arbre  1.- A sealing device for a control shaft (16) of an exhaust gas flow control valve (27) sent to the turbine wheel of a turbo-generator, characterized in that it comprises an annular seal (23) and an annular seal (24) both located in the portion of the pressure housing (10) traversed by the shaft de commande (16).control (16). 2.- Dispositif d'étanchéité selon la revendi-  2.- Sealing device according to the claim cation 1, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité annulaire S'adapte et se serre autour de l'arbre de commande, et en ce que la garniture se monte élastiquement entre le joint annulaire et  cation 1, characterized in that the annular seal fits and tightens around the drive shaft, and in that the seal mounts elastically between the annular seal and la paroi du carter sous pression traversée par l'arbre de commande.  the pressure housing wall traversed by the control shaft. 3.- Dispositif d'étanchéité selon l'une quelconque desievendications 1 et 2, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité annulaire est fixé à la paroi du carter sous pression traversée par l'arbre de commande, cet arbre de commande traversant également le joint d'étanchéité annulaire, et en ce que la garniture est montée élastiquement entre le joint d'étanchéité  3.- Sealing device according to any claim 1 and 2, characterized in that the annular seal is attached to the wall of the pressure housing through which the control shaft passes, this control shaft also passing through the annular seal, and in that the seal is resiliently mounted between the seal annulaire et l'arbre de commande.ring and the control shaft. 4.- Dispositif d'étanchéité selon l'une  4.- Sealing device according to one quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'arbre  any of claims 1 to 3, characterized in that the shaft de commande est muni d'une rainure annulaire dans sa partie située à l'intérieur du carter sous pression, un diaphragme venant s'adapter et se monter dans cette rainure, en ce que-ce diaphragme est en contact, par sa partie périphérique extérieure, avec la paroi latérale du carter située à angle droit par rapport à l'axe de l'arbre de commande; et en ce que des moyens élastiques sont prévus dans la partie périphérique du diaphragme pour pousser  of control is provided with an annular groove in its part situated inside the pressure housing, a diaphragm coming to fit and fit in this groove, in that this diaphragm is in contact, by its outer peripheral part , with the casing side wall at right angles to the axis of the control shaft; and in that resilient means are provided in the peripheral portion of the diaphragm for pushing celui-ci contre le joint d'étanchéité annulaire.  this one against the annular seal.