FR2506424A1 - Dispositif pour l'ecoulement d'un fluide - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF POUR CONTROLER LE PASSAGE D'UN FLUIDE D'UN ELEMENT FIXE A UN ELEMENT TOURNANT, DES BAGUES D'ETANCHEITE ETANT PREVUES POUR RENDRE ETANCHE UN ESPACE SITUE ENTRE CES DEUX ELEMENTS QUI PENETRENT L'UN DANS L'AUTRE, DES CANAUX ETANT PREVUS DANS LES ELEMENTS FIXE ET TOURNANT POUR L'ECOULEMENT DU FLUIDE. CHAQUE BAGUE D'ETANCHEITE 6 EST MOBILE PAR RAPPORT A LA SURFACE ANTAGONISTE 8 DE FORME ANNULAIRE ET EST SUSCEPTIBLE D'ETRE APPLIQUEE AVEC ETANCHEITE CONTRE LA SURFACE ANTAGONISTE 8; L'ELEMENT TOURNANT 2 EST REALISE EN DEUX PARTIES ET EST CONSTITUE PAR UNE PARTIE 2A QUI TOURNE EN PERMANENCE ET PAR UNE PARTIE 2B QUI PORTE LES BAGUES D'ETANCHEITE 6 OU LES SURFACES ANTAGONISTES 8 POUR LES BAGUES D'ETANCHEITE 6, ET QUI EST SUSCEPTIBLE D'ETRE ACCOUPLEE, POUR LE PASSAGE DU FLUIDE, AVEC LA PARTIE 2A QUI TOURNE EN PERMANENCE DE MANIERE QUE LES DEUX PARTIES 2A, 2B SOIENT ETROITEMENT LIEES ENTRE ELLES ET TOURNENT ENSEMBLE. APPLICATION AUX DISPOSITIFS POUR GONFLER LES PNEUMATIQUES DE VEHICULES SUR RAILS.

Description

L'invention concerne un dispositif pour faire passer un fluide d'un élément fixe a un élément tournant, des bagues d'étanchéité étant prévues pour rendre étanche un espace entre ces deux éléments qui pénètrent l'un dans l'autre, et dans lequel débouchent des canaux prévus dans les éléments fixe et tournant et servant a l'écoulement du fluide.

Il est connu, pour le passage d'un fluide d'un élé- ment constitutif fixe a un élément constitutif tournant, de les faire pénétrer l'un dans l'autre et de prévoir entre eux un espace qui est rendu étanche par rapport # 1 'environ- nement au moyen de bagues d'étanchéité glissantes, en règle générale des joints toriques disposés entre les deux élé- ments, et dans lequel débouchent des canaux ménagés dans les éléments fixe et mobile pour le passage du fluide.

De façon désavantageuse, les surfaces qui frottent les unes contre les autres chauffent considérablement, plus particu lièrement pour des vitesses de rotation élevées de l'élément tournant, avec pour résultat une usure relativement rapide.

L'invention a pour objet de remédier, en particulier, a ces inconvénients.

A cet effet, le dispositif tel que rappelé en tête du présent mémoire, est, suivant l'invention, essentiellement caractérisé par le fait que les bagues d'étanchéité sont chacune mobiles par rapport à une surface antagoniste de forme annulaire et susceptibles d'être appliquées avec étanchéité contre la surface antagoniste pour le passage du fluide, et/ou que l'élément tournant est réalisé en deux parties et est constitué par une partie qui tourne en permanence et par une partie qui porte les bagues d'étanchéité ou les surfaces antagonistes pour les bagues d'étanchéité, et qui est susceptible d'être accouplée, pour le passage du fluide, avec la partie qui tourne en permanence, de manière que les deux parties soient étroitement liées entre elles et tournent ensemble.

Suivant une forme de réalisation avantageuse, les bagues d'étanchéité sont chacune mobiles radialement par rapport à une surface antagoniste cylindrique et sont chacune susceptibles d'être appliquées contre les surfaces antagonistes, radialement par rapport au passage du fluide.

Avantageusement, à chacune des bagues d'étanchéité sont associées une surface antagoniste cylindrique et une surface conique inclinée sur la surface antagoniste, et les bagues d'étanchéité ainsi que la surface antagoniste et la surface conique sont, en vue du passage du fluide, mobiles entre elles de telle façon que les bagues d'étanchéité sont chacune appliquées radialement contre la surface antagoniste associée, par l'intermédiaire de la surface conique associée.

Suivant une autre forme de réalisation, il est prévu que les bagues d'étanchéité sont chacune mobiles axialement par rapport à une surface antagoniste annulaire et sont, en vue du passage du fluide, susceptiblesd'être appliquées axialement contre la surface antagoniste.

Avantageusement, on prévoit au moins deux bagues d'étanchéité et deux surfaces antagonistes.

Suivant une autre forme de réalisation de l'objet de l'invention, les deux bagues d'étanchéité sont mobiles axialement selon des directions opposées et sont susceptibles pour le passage du fluide dans ces direction d'être appliquées axialement contre les deux surfaces antagonistes.

De préférence, les bagues d'étanchéité sont des bagues à profil radial en K, notamment à section radiale sensiblement rectangulaire et dont les petits côtés des rectangles ont une forme en V.

Dans les cas dans lesquels un passage permanent du fluide d'un élément fixe à un élément tournant, ou inversement,n'est pas nécessaire, comme cela est par exemple le cas lors du gonflage des pneumatiques de véhicules sur routes, l'invention repose sur l'idée de base de ne faire agir les bagues d'étanchéité que si cela est nécessaire et uniquement si l'on doit assurer le passage du fluide.Ce problème peut être résolu de deux façons selon l'invention, à savoir par l'application étanche des bagues d'étanchéité contre des surfaces antagonistes associées uniquement lors du passage du fluide ou en faisant en sorte que l'on n'admette une rotation relative entre les bagues d'étanchéité et les surfaces antagonistes #ontre lesquelles ces bagues viennent porter de façon étanche, uniquement lors du passage du fluide, en sorte que les bagues d'étanchéité et les surfaces antagonistes ne peuvent pas frotter l'une contre l'autre lorsqu'aucun fluide ne passe entre l'élément fixe et l'élément tournant. Les bagues d'étanchéité ne sont donc pas sollicitées en permanence lors du fonctionnement mais plutôt de façon intermittente et ce toujours dans le cas où un passage du fluide a effectivement lieu.Les deux possibilités qui viennent d'être indiquées peuvent également être combinées, si cela est souhaité.

A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé différentes formes de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention.

Dans le dessin
la figure I est une coupe longitudinale schématique d'une première forme de réalisation
la figure 2 est une vue similaire d'une seconde forme d'exécution
la figure 3 montre, également en coupe longitudinale et de façon schématique, une troisième forme de réalisation de l'objet de l'invention.

Le dispositif selon les figures 1 à 3 comporte un élément constitutif fixe 1, ayant la forme d'un boiter, et un élément constitutif tournant 2, ayant une forme tubulaire, qui pénètre dans l'élément fixe 1 ou qui est entouré par ce dernier. Entre les deux éléments 1 et 2 est prévu un espace ou une chambre 3 dans laquelle débouche un canal 4 ménagé dans l'élément fixe 1, pour le passage du fluide, et un canal 5 ménagé à l'intérieur de l'élément tournant 2 et également prévu pour le passage du fluide.

Pour assurer l'étanchéité de la chambre ou de l'espace annulaire 3 entre l'élément tournant 2 et l'élément fixe 1, on utilise, dans les formes de réalisation selon les figures 1 et 2, deux bagues d'étanchéité 6 qui sont montées respectivement dans une gorge annulaire extérieure 7 de l'élément tournant 2 et qui coagissent avec une surface antagoniste cylindrique 8 de l'élément fixe 1. Dans la forme de réalisation selon la figure 1, les deux surfaces antagonistes 8, de forme cylindrique, se poursuivent respectivement, sur le même côté droit, dans la figure 1, par une surface conique 9 qui s'élargit à partir de la surface antagoniste cylindrique 8 jusqu'à une section d'alésage 10 de plus grand diamètre.

Dans la forme de réalisation selon la figure 1, l'élément tournant 2 est monté de façon à pouvoir non seulement tourner mais également à pouvoir être déplacé axialement, en sorte que les bagues d'étanchéité 6 peuvent être déplacées de la position indiquée au dessin, dans laquelle elles portent de façon étanche contre les surfaces antagonistes 8, vers la position indiquée en traits interrompus, en direction de la flèche 11. Cette dernière position est assumée par les bagues d'étanchéité quand il n'y a pas de passage de fluide entre l'élément fixe 1 et l'élément tournant 2, lesdites bagues d'étanchéité s'étendant à une certaine distance des sections d'alésage 10 de plus grand diamètre, et n'ont donc pas de contact réciproque . Les bagues d'étanchéité 6 tournent librement avec l'élément tournant 2 qui a été déplacé axialement en direction de la flèche 11.

Ce n'est que lorsque doit avoir lieu le passage du fluide entre l'élément fixe et l'élément tournant que la chambre annulaire 3 est rendue étanche vis-à-vis de l'extérieur, au moyen des bagues d'étanchéité 6. A cet effet, l'élément tournant 2 est déplacé axialement, suivant une direction opposée à la flèche 11, dans la position selon la figure 1, en sorte que les bagues d'étanchéité 6 viennent porter contre les deux surfaces coniques 9 et sont progressivement comprimées pour finalement porter de façon étanche contre les deux surfaces antagonistes et cylindriques 8 contre lesquelles lesdites bagues sont fermement pressées en direction radiale.Ensuite, le canal de passage 4 pour le fluide, canal qui est ménagé dans l'élément fixe 1, est chargé en fluide qui arrive dans la chambre annulaire 3 fermée pour s'écouler à partir de celle-ci, et par l'intermédiaire d'au moins une ouverture ménagée dans la paroi de l'élément tournant 2, dans le canal 5 ménagé dans ce dernier pour le fluide.Après obturation du passage pour le fluide, donc lorsque la quantité de fluide souhaitée arrive dans le canal 5 ménagé dans l'élément tournant 2 pour le fluide et que l'alimentation en fluide en direction du canal 4 ménagé dans l'élément fixe 1 a été interrompue, l'élément tournant 2 est à nouveau déplacé axialement, en direction de la flèche 11, en sorte que les bagues d'étanchéité 6 assument à nouveau la position indiquée en traits interrompus dans la figure 1 et peuvent tourner librement avec l'élément tournant 2, dans les sections d'alésage 10 de plus grand diamètre, prévues dans l'élément fixe 1.

Les déplacements axiaux décrits ci-dessus pour l'élément tournant 2 peuvent être obtenus à l'aide du fluide qui doit passer de l'élément fixe 1 à l'élément tournant 2, simplement en raccordant le moteur de commande pour le déplacement axial de l'élément tournant 2 à la même source de fluide qui charge également le canal de passage 4 de l'élément fixe 1. A l'aide de soupapes appropriées, on peut réaliser la commande de telle façon que toutes les fois qu'un passage du fluide doit avoir lieu, le moteur de commande soit d'abord chargé avec le fluide afin de déplacer axialement l'élément tournant 2, dans la direction opposée à la flèche 11, dans la position selon la figure 1, après quoi l'alimentation en fluide du canal 4 de l'élément fixe est autorisée.Pour interrompre le passage du fluide, ladite alimentation est interrompue, après quoi le moteur de commande de l'élément tournant 2 est renvoyé en direction de la flèche 1.

La forme de réalisation selon la figure 2 se distingue de celle de la figure 1 essentiellement par le fait que l'élément tournant 2 n'est pas disposé de façon à pouvoir être déplacé axialement, et par le fait que les surfaces coniques 9 de même que les sections d'alésage 10 de plus grand diamètre ne sont pas prévues sur l'élément fixe 1. A la place, les deux bagues d'étanchéité 6 sont chacune montées de façon à être déplaçables radialement par rapport aux surfaces antagonistes cylindriques 8 prévues sur l'élément fixe 1 et de façon à pouvoir être appliquées contre les surfaces antagonistes 8, en direction radiale par rapport au passage du fluide, la gorge annulaire concernée 7, qui est ménagée dans l'élément tournant étant à cet effet, susceptible d'être alimentée en fluide par l'intermédiaire d'au moins un canal 13.Lorsque du fluide ne passe pas de l'élément fixe 1 à l'élément tournant 2 et lorsque l'alimentation en fluide du canal 4 de l'élément fixe 1 est interrompue, les deux bagues d'étanchéité 6 n'ont aucun contact avec les deux surfaces antagonistes cylindriques 8, mais se situent plutôt à une certaine distance de celles-ci, comme cela a été représenté, avec exagération dans la figure 2, afin de pouvoir tourner librement avec l'élément tournant 2.Ce n'est que dans le cas où un passage de fluide doit avoir lieu que les deux bagues d'étanchéité 6 sont amenées à porter avec étanchéité contre les surfaces antagonistes 8, ainsi que cela est indiqué en traits interrompus dans la figure 2 et sont donc déplacées radialement vers l'extérieur dans les deux gorges annulaires extérieures 7 de l'élément tournant pour être appliquées contre les surfaces antagonistes 8 et pour rendre étanche, par rapport à l'extérieur, la chambre intermédiaire annulaire 3 entre l'élément fixe et l'élément tournant 2, en sorte que du fluide peut pénétrer du canal 4 de l'élément fixe 1, par l'intermédiaire de la chambre 3, rendue étanche et par l'ouverture ou des ouvertures 12 ménagées dans la paroi de l'élément tournant 2, dans le canal de passage 5 ménagé dans ce dernier.Dès que la quantité de fluide souhaitée est passée, l'alimentation en fluide vers le canal 4 de l'élément fixe est interrompue et les bagues d'étanchéité 6 se déplacent à nouveau dans la position initiale selon la figure 2 pour pouvoir tourner librement avec l'élément tournant 2, après leur dégagement des surfaces antagonistes cylindriques 8.

La forme de réalisation selon la figure 3 se distingue essentiellement de celle selon la figure 2 par le fait que les bagues d'étanchéité sont montées sur l'élément tournant 2 de façon à pouvoir se déplacer axialement par rapport à des surfaces antagonistes planes et annulaires 8 prévues sur l'élément fixe et de façon à pouvoir être appliquées, axialement par rapport au passage du fluide, contre la surface antagoniste associée 8. L'élément tournant 2 est disposé entre deux parois 1' de l'élément fixe 1, et il est pourvu aux deux extrémités qui sont voisines des parois 1' et respectivement d'un élargissement en forme de cuvette 2', l'élargissement gauche 2' de la figure 3 comportant un fond fermé 2". Dans chacun de ces deux élargissements 2' débouche le canal 4 ménagé dans l'élément fixe pour le passage du fluide, par l'intermédiaire d'une ouverture 4' dans la paroi concernée 1'.L'élargissement 2' représenté dans la partie droite de la figure 3 comprend la chambre intermédiaire 3 entre l'élément fixe 1 et l'élément tournant 2, ladite chambre 3 communiquant, par l'intermédiaire de l'ouverture axiale 12, avec le canal d'écoulement proprement dit 5 de l'élément tournant 2.

Les bagues d'étanchéité sont disposées, de façon similaire à la forme de réalisation selon la figure 2, respectivement dans une gorge annulaire 7 de l'un et de l'autre des élargissements 2' qui, toutefois, s'étend axialement, donc parallèlement à l'axe longitudinal et de rotation 14 de l'élément tournant et perpendiculairement à la paroi voisine 1' de l'élément fixe 1. Chaque bague d'étanchéité 6 est montée dans la gorge annulaire associée 7 de façon à pouvoir se déplacer, vers l'extérieur et vers cette paroi 1', parallèlement à l'axe longitudinal et de rotation 14 de l'élément tournant 2, afin d'être appliquée fermement contre la paroi antagoniste opposée 8 de la paroi 1 concernée, de façon étanche au passage du fluide et pour ne fermer que dans ces conditions et de façon étanche la chambre intermédiaire 3 par rapport à l'environnement, la réalisation étant telle que le fluide peut s'écouler du canal 4 de l'élément fixe 1, par l'intermédiaire de la chambre 3, par l'ouverture 5, dans le canal de passage 5 de l'élément tournant 2.

L'alimentation simultanée en fluide de l'élargissement 2' à fond 2" fermé, et qui est également obturée de façon étanche vers l'extérieur au moyen de la bague d'étanchéité 6 a pour conséquence que les forces axiales auquelles est soumis l'élément tournant 2 par le fluide, se compensent mutuellement.

Les bagues d'étanchéité peuvent respectivement être prévues sur un anneau séparé qui est monté de façon à pouvoir être déplacé axialement sur l'élargissement respectif 2' afin d'appliquer, avant chaque passage du fluide, la bague d'étanchéité associée 6 contre la surface antagoniste concernée 8, et pour l'en détacher ensuite après interruption du passage du fluide. Le décalage axial des anneaux qui sont rendus étanches par rapport aux élargissements 2', peut être obtenu à l'aide du fluide lui-même à transférer, comme cela a déjà été décrit ci-dessus.

Il est avantageux de réaliser les bagues d'étanchéité 6 sous la forme de bagues désignées par bagues K qui, comme on le sait, comportent une section transversale sensiblement rectangulaire, les petits côtés des rectangles présentant une forme en V, en sorte que chaque bague d'étanchéité 6 coagit avec une partie saillante en V avec la surface antagoniste associée 8 et qui se situe en face du fend de la gorge annulaire avec une gorge annulaire en V ménagée sur l'autre petit côté.

Des variantes des formes d'exécution qui ont été décrites sont possibles. Plus particulièrement, on peut imaginer une fonction inverse des éléments 1 et 2, c'est-à-dire une réalisation de l'élément extérieur 1 comme élément tournant et la réalisation de l'élément intérieur 2 comme élément fixe. En outre, la disposition des bagues d'étanchéité 6 et des surfaces antagonistes 8 peut être inversée, et plus spécialement les bagues d'étanchéité 6 peuvent être disposées sur l'élément fixe 1 et les surfaces antagonistes sur l'élément tournant 2. Dans la forme de réalisation selon la figure 1, il faut bien entendu pourvoir l'élément 2 qui est tournant et axialement déplaçable, de surfaces coniques qui s'amincissent respectivement de la surface antagoniste cylindrique associée prévue sur l'élément 2 vers une surface cylindrique de plus faible diamètre de cet élément.Il est également possible, dans la forme de réalisation selon la figure 1, de monter l'élément tournant 2 de façon qu'il ne puisse pas être déplacé axialement et de réaliser par contre l'élément fixe 1 pour que celui-ci puisse se déplacer axialement.

Bien entendu il ne convient pas seulement d'autoriser ou d'interdire l'alimentation en fluide à celui des éléments 1 ou 2 à partir duquel le fluide doit passer sur l'autre élément 2 ou 1, mais il faut également veiller pour qu'après chaque passage de fluide de l'élément 2 ou 1 mentionné en dernier, du fluide ne puisse pas refluer, une soupape de retenue pouvant par exemple être prévue à cet effet au niveau de l'élément 2 ou 1.

Dans la figure 2, on a indiqué schématiquement, en traits interrompus, une autre possibilité permettant de ménager les bagues d'étanchéité. Cette possibilité consiste à réaliser l'élément tournant 2 en deux parties, l'une des parties 2a tournant en permanence pendant le fonctionnement et l'autre partie 2b portant les bagues d'étanchéité 6 et étant normalement immobile. Ce n'est que lorsque doit avoir lieu un passage du fluide entre l'élément fixe 1 et l'élé- ment tournant 2 que la partie 2b est accouplée à la partie 2a, en sorte que les deux parties 2a et 2b tournent ensem blelles sont alors rendues étanches l'une par rapport à l'autre au moyen d'une bague d'étanchéité 15. Après le passage du fluide, la liaison entre les parties 2a et 2b est à nouveau interrompue.La commande ou la manoeuvre de l'accouplement entre les deux parties 2a et 2b peut être opérée avec le fluide même qui est à transmettre, et plus précisément à l'aide d'un moteur de commande approprié de même qu'avec des soupapes de commande appropriées. Dans cette forme de réalisation il n'est pas nécessaire que les bagues d'étanchéité 6 puissent obligatoirement pouvoir être dégagées des surfaces antagonistes et cylindriques associées 8, étant donné que lesdites bagues d'étanchéité sont de toute façon immobiles lorsqu'aucun passage de fluide n'a lieu.

Dans cette forme de réalisation il est également possible d'inverser les fonctions des éléments 1 et 2 ou d'échanger la disposition des bagues d'étanchéité et des surfaces antagonistes associées 8, comme cela a été décrit ci-dessus.

Le dispositif conforme à l'invention peut être réalisé pour être intégré dans un ensemble plus complexe ou être réalisé comme un dispositif séparé qui peut être monté entre un arbre ou autre élément semblable et un carter ou un moyen similaire.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour faire passer un fluide d'un élé- ment fixe à un élément tournant, des bagues d'étanchéité étant prévues pour rendre étanche un espace entre ces deux éléments qui pénètrent l'un dans l'autre, et dans lequel débouchent des canaux prévus dans l'élément fixe et l'élé- ment tournant et servant à l'écoulement du fluide, caractérisé par le fait que les bagues d'étanchéité (6) sont chacune mobile par rapport à une surface antagoniste (8) de forme annulaire et susceptiblesd'étre appliquées avec l'étanchéité contre la surface antagoniste (8) pour le passage du fluide, et/ou que l'élément tournant (2) est réalisé en deux parties et est constitué par une partie (2a) qui tourne en permanence et par une partie (2b) qui porte les bagues d'étanchéité (6) ou les surfaces antagonistes (8) pour les bagues d'étanchéité (6), et qui est susceptible d'être accouplée, pour le passage du fluide, avec la partie (2a) qui tourne en permanence, de manière que les deux parties (2a et 2b) soient étroitement liées entre elles et tournent ensemble.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les bagues d'étanchéité (6) sont chacune mobile radialement par rapport à une surface antagoniste cylindrique (8! et sont chacune susceptiblesd'étre appliquées contre les surfaces antagonistes (8), radialement par rapport au passage du fluide.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'à chacune des bagues d'étanchéité (6) sont associées une surface antagoniste cylindrique (8) et une surface conique (9) inclinée sur la surface antagoniste (8), et que les bagues d'étanchéité (6) ainsi que les surfaces (8, 9) sont, en vue du passage du fluide, mobiles entre elles de telle façon que les bagues d'étanchéité (6) sont chacune appliquées radialement contre la surface antagoniste (8) associée, par l'intermédiaire de la surface conique associée (9).

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les bagues d'étanchéité (6) sont chacune mobiles axialement par rapport à une surface antagoniste annulaire (8) et sont, en vue du passage du fluide, susceptibles d'être appliquées axialement contre la surface antagoniste (8).

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que sont prévues au moins deux bagues d'étanchéité (6) et deux surfaces antagonistes (8).

6. Dispositif selon la revendication 5 prise en combinaison avec la revendication 4, caractérisé par le fait que les deux bagues d'étanchéité (6) sont mobiles axialement suivant des directions opposées et sont susceptibles, pour le passage du fluide dans ces directions, d'être appliquées axialement contre les deux surfaces antagonistes (8).

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les bagues d'étanchéité sont des bagues à profil radial en K, notamment à section radiale sensiblement rectangulaire et dont les petits côtés du rectangle on une forme en V.