FR2529988A1 - LABYRINTH TYPE SEALING, IN PARTICULAR FOR ROTATING MACHINES SUCH AS PUMPS OR THE LIKE - Google Patents
LABYRINTH TYPE SEALING, IN PARTICULAR FOR ROTATING MACHINES SUCH AS PUMPS OR THE LIKE Download PDFInfo
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Abstract
A.GARNITURE D'ETANCHEITE DU TYPE A LABYRINTHE, NOTAMMENT POUR DES MACHINES TOURNANTES TELLES QUE POMPES OU ANALOGUES. B.CARACTERISEE EN CE QUE DEUX BAGUES ENGAGEES L'UNE DANS L'AUTRE AVEC JEU, S'ALTERNENT, LA BAGUE EXTERIEURE 4 ETANT MONTEE A LA PRESSE DANS L'ALESAGE 15 ET LA BAGUE INTERIEURE 2 ETANT CALEE A LA PRESSE SUR L'ARBRE 10 AVEC UNE BAGUE 3 CALEE A LA PRESSE SUR L'ARBRE 10 OU DANS L'ALESAGE 15 ET ENGAGEES AVEC JEU DANS L'ALESAGE 15 OU SUR L'ARBRE 10. C.L'INVENTION S'APPLIQUE AUX GARNITURES D'ETANCHEITE DES ARBRES DE MACHINES TOURNANTES.A. LABYRINTH TYPE SEALING, ESPECIALLY FOR ROTATING MACHINES SUCH AS PUMPS OR SIMILAR. B. CHARACTERIZED IN THAT TWO RINGS ENGAGED IN ONE THE OTHER WITH CLEARANCE, ARE ALTERNATED, THE EXTERIOR RING 4 BEING PRESSED IN BALEAGE 15 AND THE INTERNAL RING 2 BEING SECURED TO THE PRESS ON THE SHAFT 10 WITH A RING 3 PRESSED ON SHAFT 10 OR IN BORE 15 AND ENGAGED WITH CLEARANCE IN BORE 15 OR ON SHAFT 10. C. THE INVENTION APPLIES TO SEALING GASKETS ROTATING MACHINE SHAFTS.
Description
1.- "Garniture d'étanchéité du type à labyrinthe, notamment1.- "Labyrinth type seal, in particular
pour des machines tournantes telles que pompes ou analo- for rotating machines such as pumps or similar
gue s " La présente invention concerne une garniture de joint étanche du type à labyrinthe destinée notamment The present invention relates to a labyrinth type seal gasket for
à des machines rotatives hydrauliques. to hydraulic rotary machines.
Des garnitures étanches à labyrinthe sont connues dans la technique depuis longtemps et elles sont Labyrinth seals have been known in the art for a long time and are
mises en oeuvre dans le cas o des paliers de support d'ar- implemented in the case where support bearings of
bres sont exposés à la pression de fluides gazeux ou li- are exposed to the pressure of gaseous fluids or
quides à viscosité élevée On conna t notamment des garni- high-viscosity materials In particular, there are known
tures d'étanchéité à labyrinthe, dans lesquelles la pièce rotative et la pièce stationnaire présentent des profils réalisés par tournage adaptés entre eux par engagement de forme Afin que, ni le rotor, ni le stator euxmêmes ne labyrinth sealing elements, in which the rotating part and the stationary part have rotational profiles adapted to each other by shape engagement. In order that neither the rotor nor the stator themselves can
soient pas soumis à l'usure de frottement, on insère fré- are not subject to friction wear, insert
quemment, dans la garniture d'étanchéité à labyrinthe pro- in the labyrinth seal pro-
prement dite, des disques de matière synthétique soumis à l'usure La conformation, par engagement de forme, du rotor plastic discs which are subject to wear The conformation, by form engagement, of the rotor
et du stator nécessite une séparation de la nièce se trou- and the stator requires a separation of the niece
vant à l'extérieur, pour pouvoir procéder au remplacement outside, to be able to replace
des bagues soumises à l'usure.rings subject to wear.
On connaît également des garnitures d'étan- There are also known
chéité à labyrinthe sans frottement, avec fentes inversées qui sont formées par des fentes-annulaires courtes et des labyrinthine chase without friction, with inverted slots that are formed by short annular slits and
chambres annulaires qui sont disposées l'une derrière l'au- annular chambers which are arranged one behind the other
2.-2.-
tre et alternées les fentes annulaires convertissent, com- alternating, the annular slots convert, com-
me emplacements d'étranglement, l'énergie de pression en me throttling locations, the pressure energy in
énergie de vitesse Dans la chambre suivante, il se pro- velocity energy In the next chamber, it is
duit, par tourbillonnement, une conversion en chaleur de frottement Ce processus se répète en fonction du nombre by swirling, a conversion into heat of friction This process is repeated according to the number
de ces points d'étranglement.of these throttling points.
La présente invention a pour but de réaliser The present invention aims to achieve
une garniture d'étanchéité à labyrinthe à coût de construc- labyrinth seal at cost of construction
tion aussi réduit que possible, qui soit d'entretien fa- as small as possible, which is maintenance-friendly
cile et qui ne nécessite aucun alésage mécanique, ni sur cile and which requires no mechanical boring, nor on
le rotor, ni sur le stator.the rotor, nor on the stator.
Dans ce but, l'invention a pour objet une garniture d'étanchéité du type à labyrinthe, caractérisée en ce que chaque couple de deux bagues, engagées l'une dans l'autre avec jeu, dont l'une, extérieure, est montée dans l'alésage fixe et dont l'autre, intérieure, est calée à la presse sur l'arbre, alterne avec une bague calée sur l'arbre, ou montée à la presse dans l'alésage, et une bague For this purpose, the subject of the invention is a labyrinth type seal, characterized in that each pair of two rings, engaged one inside the other with clearance, one of which, outside, is mounted in the fixed bore and the other, inner, is press-fit on the shaft, alternates with a ring wedged on the shaft, or mounted to the press in the bore, and a ring
montée avec jeu dans l'alésage ou sur l'arbre. mounted with clearance in the bore or on the shaft.
Les dessins annexés représentent trois exem- The attached drawings represent three examples
ples de réalisation différents de l'objet de l'invention. different embodiments of the subject of the invention.
la figure 1 est une vue en coupe partielie à travers une machine hydraulique rotative, dans la zone de la garniture d'étanchéité à labyrinthe, les figures 2 et 3 sont des vues en plan de différentes bagues de la garniture d'étanchéité de la figure 1, Figure 1 is a partial sectional view through a rotary hydraulic machine, in the area of the labyrinth seal, Figures 2 and 3 are plan views of different rings of the seal of Figure 1
la figure 4 est une vue en coupe de la ba- FIG. 4 is a sectional view of the base
gue suivant la figure 3,following Figure 3,
la figure 5 est une vue en coupe d'une gar- FIG. 5 is a sectional view of a gar-
niture d'étanchéité à labyrinthe dans laquelle toutes les bagues montées à la presse sur l'arbre sont constituées en une seule pièce, la figure 6 est une vue identique d'une garniture suivant la figure 5 avec des disques élastiques 3.- labyrinth seal in which all rings mounted on the press on the shaft are formed in one piece, Figure 6 is an identical view of a seal according to Figure 5 with resilient discs 3.-
montés à la presse sur l'alésage. mounted to the press on the bore.
Dans la figure 1 le rotor, avec son arbre, est désigné par la référence 1 Sur l'arbre 10 est fixé au moyen d'une vis 11, un couvercle 12 entraîné en rotation avec l'arbre Ce couvercle 12 est rendu à joint étanche par rapport au stator 13, représenté schématiquement, en un emplacement, non représenté Entre le couvercle rotatif In Figure 1 the rotor, with its shaft, is designated by the reference 1 On the shaft 10 is fixed by means of a screw 11, a cover 12 rotated with the shaft This cover 12 is made tight seal relative to the stator 13, shown schematically, at a location, not shown Between the rotary cover
12 et le stator, est ainsi formée une chambre étanche 14. 12 and the stator, is thus formed a sealed chamber 14.
L'arbre 10 traverse le stator dans son alésage 15 L'arbre 10 est rendu étanche par rapport à l'alésage 15 du stator par une garniture d'étanchéité à labyrinthe conforme à l'invention, désignée, dans son ensemble, par la référence 1 A droite du stator 13, dans la figure 1, se trouve le c Sté à étancher A, et, à gauche, dans la chambre 14, se The shaft 10 passes through the stator in its bore 15 The shaft 10 is sealed relative to the bore 15 of the stator by a labyrinth seal according to the invention, designated, as a whole, by the reference 1 to the right of the stator 13, in FIG. 1, is the c Sté to be sealed A, and, on the left, in the chamber 14,
trouve le c 8 té B rendu étanche.find the C8 tee B sealed.
Bien entendu, la pièce 10 pourrait aussi bien être un axe rond autour duquel le rotor 13 tournerait En principe, la garniture d'étanchéité à labyrinthe conforme à l'invention,ne serait en rien modifiée, de sorte que, dans Of course, the piece 10 could as well be a round axis around which the rotor 13 would rotate In principle, the labyrinth seal according to the invention would not be changed, so that in
la description qui suit, cette solution équivalente ne se- the description which follows, this equivalent solution does not
ra pas envisagée.I will not consider it.
Sur l'arbre 10, sont montées, en-un bloc relativement compact, des bagues 2 et 3 alternées Toutes ces bagues 2 et 3 ont le même rayon intérieur r 1, de telle On the shaft 10 are mounted, in-a relatively compact block, rings 2 and 3 alternated All these rings 2 and 3 have the same inner radius r 1, such
sorte qu'elles sont reliées ensemble à la presse sur l'ar- so that they are connected together to the press on the
bre 10 Les bagues 2 ont un rayon extérieur r 2 nettement plus faible que les bagues 3, dont le rayon extérieur r 5 est cependant plus faible que le rayon r 15 de l'alésage Afin que soit assurée une adaptation de pressage entre les bagues 2 et 3 et l'arbre 10, il est nécessaire que l'arbre soit sur-dimensionné par rapport au rayon intérieur r 1 Des bagues 4 sont disposées concentriquement autour-des bagues 2 Ces bagues 4 présentent un rayon extérieur r 4 The rings 2 have an outer radius r 2 which is much smaller than the rings 3, whose outside radius r 5 is however smaller than the radius r 15 of the bore. In order to ensure a press fit between the rings 2 and 3 and the shaft 10, it is necessary that the shaft is oversized relative to the inner radius r 1 Rings 4 are arranged concentrically around-rings 2 These rings 4 have an outer radius r 4
qui est sur-dimensionné par rapport au rayon r 15 de l'alé- which is oversized relative to the radius r 15 of the
sage 15, de sorte qu'elles sont engagées à la presse dans 4.- l'alésage 15 Le rayon intérieur r 3 des bagues 4 est plus grand que le rayon extérieur r 2 des bagues 2 logées dans elles, de sorte qu'elles sont placées avec un certain jeu dans les bagues 4 Grâce à cette disposition, des fentes annulaires 20 sont formées alternativement entre les ba- gues 3 et l'alésage 15, ainsi que des fentes annulaires 21 15, so that they are engaged to the press in 4.- the bore 15 The inner radius r 3 of the rings 4 is greater than the outer radius r 2 rings 2 housed in them, so that they are provided with a certain clearance in the rings 4 With this arrangement, annular slots 20 are formed alternately between the rings 3 and the bore 15, as well as annular slots 21
entre les bagues 2 et 4.between rings 2 and 4.
Toutes les bagues présentent, comme la bagule 3 dans la figure 4, des gorges annulaires concentriques 32 dans leurs flancs latéraux Ces gorges 32 ont une double All rings have, like the bag 3 in Figure 4, concentric annular grooves 32 in their side flanks These grooves 32 have a double
fonction D'une part, elles diminuent la grandeur des sur- On the one hand, they reduce the size of the sur-
faces de frottement superposées et, d'autre part, elles forment à nouveau des emplacements d'étranglement dans la superimposed friction faces and, on the other hand, they form again throttling positions in the
garniture en labyrinthe.labyrinth trim.
Dans la figure 5 est représenté un exemple de réalisation dans lequel la totalité des bagues calées sur l'arbre 10 sont réalisées en une seule pièce à partir d'un manchon 5 Le rayon de ce manchon, c'est-à-dire le rayon des nervures 6 est identique au rayon extérieur r 5 des bagues 3, tandis que le rayon des gorges intermédiaires 7 correspond au rayon extérieur r 2 des bagues 2 L'arbre FIG. 5 shows an exemplary embodiment in which all the rings set on the shaft 10 are made in one piece from a sleeve 5. The radius of this sleeve, that is to say the radius ribs 6 is identical to the outer radius r 5 of the rings 3, while the radius of the intermediate grooves 7 corresponds to the outer radius r 2 of the rings 2 The shaft
est à nouveau sur-dimensionné par rapport au rayon in- is again oversized relative to the radius indi-
térieur du manchon 5 Les bagues 4 se trouvent placées ici entre les nervures 6 et elles sont maintenues par pression The rings 4 are placed here between the ribs 6 and they are held by pressure
dans l'alésage 15, comme dans l'exemple de la figure 1. in the bore 15, as in the example of Figure 1.
l es bagues 4 (figure 5) présentent une fente Rings 4 (Figure 5) have a slot
s'étendant diamétralement afin qu'elles puissent être en- extending diametrically so that they can be
gagées dans les gorges 7 du manchon 5. in the grooves 7 of the sleeve 5.
La-variante conforme à la figure 6, comprend à nouveau un manchon 5 qui est calé à la presse sur l'arbre The variant according to FIG. 6 again comprises a sleeve 5 which is press-fitted on the shaft.
Les bagues 4 qui sont engagées à pression dans l'alé- The rings 4 which are engaged in pressure in the
sage 15 sont cependant prévues ici en matériau élastique qui produit supplémentairement une force radiale dirigée vers l'extérieur et qui agit par des bagues de montage 8 sur les bagues élastiques 4 Comme matériau élastique pour However, there is provided here an elastic material which additionally produces an outwardly directed radial force and which acts by means of mounting rings 8 on the elastic rings 4.
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5.-5.-
les bagues 4, on peut envisager diverses matières synthéti- rings 4, various synthetic materials can be envisaged.
ques ainsi que des mélanges de matière synthétique et d'a- as well as mixtures of synthetic material and
miante Les bagues de montage 8 sont constituées, de préfé- The mounting rings 8 consist, preferably
rence, en acier à ressort, Dans le cas oh, entre le stator 13 et le in the case of oh, between the stator 13 and the
couvercle rotatif 12, se trouve formée, comme dans la fi- rotary cover 12, is formed, as in the
gure 1, une chambre rendue étanche 14, il est possible de gure 1, a sealed chamber 14, it is possible to
charger celle-ci en pression par le stator, par l'intermé- load it by pressure through the stator, through
diaire d'une conduite de pression Avantageusement, on uti- of a pressure line Advantageously, we use
lise, sur le côté rendu étanche B, le même moyen d'étanché- read, on the sealed side B, the same means of sealing
ité que sur le c 8 té à étancher A En tous cas, il n'est pas indispensable que le moyen d'étanchéité soit dans le In any case, it is not essential for the sealing means to be in the same position as on the pipe 8 to be sealed.
même état sur les deux côtés.same state on both sides.
La garniture d'étanchéité à labyrinthe décri- The labyrinth seal described
te, s'est montrée, dans des essais, comme convenant excep- has proved, in essays, as exceptionally
tionnellement bien, notamment pour des pompes ou des em- tionally well, especially for pumps or
plois cryogéniques La garniture d'étanchéité conforme à Cryogenic plies The seal complies with
l'invention est, d'une manière générale, utilisée pour tou- the invention is, in general, used for all
tes les machines hydrauliques rotatives, sans que cet em- rotary hydraulic machines, without this em-
ploi soit limitatif Comme autre exemple d'utilisation, on peut citer son emploi pour l'étanchéité d'un arbre ou d'un axe à travers le couvercle d'un autoclave, Les avantages essentiels de la garniture d'étanchéité de l'invention, résident entre autres dans une fabrication économique, une simplicité de montage, une facilité d'échange des éléments, une très faible usure, une simplicité de construction de l'arbre et de l'alésage, Another example of use is its use for sealing a shaft or shaft through the lid of an autoclave. The essential advantages of the seal of the invention , reside inter alia in economical manufacture, simplicity of assembly, ease of exchange of elements, very low wear, simplicity of construction of the shaft and the bore,
ainsi que du rotor et du stator.as well as rotor and stator.
6.-6.-
Claims (7)
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