FR3071019A1 - BEARING AND SEAL ASSEMBLY COMBINED WITH A COMMON EXTERNAL BODY - Google Patents

BEARING AND SEAL ASSEMBLY COMBINED WITH A COMMON EXTERNAL BODY Download PDF

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Abstract

Un ensemble palier et joint d'étanchéité combiné (10) comprend un corps externe (12) tubulaire pouvant être relié à un élément externe (2) et ayant des première et seconde extrémités axiales (12a, 12b), des surfaces interne et externe opposées (20, 22) et un chemin de roulement externe de palier (26) sur la surface interne (20) du corps externe (12). Un corps interne (14) tubulaire est disposé à l'intérieur d'un alésage (24) du corps externe (12) et peut être disposé autour d'un élément rotatif (1) et être couplé à celui-ci. Le corps interne (14) a des surfaces interne et externe (30, 32), des extrémités axiales externe et interne opposées (14a, 14b), l'extrémité axiale interne (14b) fournissant une surface de contact d'étanchéité (34) généralement radiale, et un chemin de roulement interne de palier (36) sur la surface externe (32) du corps interne (14). Des éléments de roulement (16) disposés entre les chemins de roulement externe et interne (12, 14) couplent en rotation les corps externe et interne (12, 14) et forment un palier (15). Un joint (18) annulaire est à l'intérieur de l'alésage (24) du corps externe (12), est couplé au corps externe (12) tubulaire et a une surface d'étanchéité généralement radiale (42) pouvant venir en prise de manière étanche avec la surface de contact (34) du corps interne (14).A combined bearing and seal assembly (10) comprises a tubular outer body (12) connectable to an outer member (2) and having first and second axial ends (12a, 12b), opposite inner and outer surfaces (20, 22) and an outer bearing race (26) on the inner surface (20) of the outer body (12). A tubular inner body (14) is disposed within a bore (24) of the outer body (12) and can be disposed about and coupled to a rotatable member (1). The inner body (14) has inner and outer surfaces (30, 32), opposite outer and inner axial ends (14a, 14b), the inner axial end (14b) providing a sealing contact surface (34). generally radial, and an internal bearing race (36) on the outer surface (32) of the inner body (14). Bearing elements (16) disposed between the outer and inner raceways (12, 14) rotatably couple the outer and inner bodies (12, 14) and form a bearing (15). An annular seal (18) is inside the bore (24) of the outer body (12), is coupled to the tubular outer body (12) and has a generally radially sealing sealing surface (42) sealingly with the contact surface (34) of the inner body (14).

Description

TITRE DE L’INVENTIONTITLE OF THE INVENTION

Ensemble palier et joint d’étanchéité combiné avec un corps externe communBearing and seal assembly combined with a common external body

ARRIÈRE PLAN DE L’INVENTIONBACKGROUND OF THE INVENTION

La présente invention concerne des paliers et des joints d’étanchéité, et plus particulièrement des paliers et des joints d’étanchéité utilisés dans des applications à haute vitesse et/ou à haute température.The present invention relates to bearings and seals, and more particularly to bearings and seals used in high speed and / or high temperature applications.

Les paliers et les joints d’étanchéité sont chacun généralement connus dans de nombreux types et configurations différents, tels que des paliers lisses, des paliers à éléments roulants, des joints d’étanchéité à lèvres élastomères, des joints d’étanchéité annulaires en carbone, etc. Lorsqu’ils sont utilisés dans des applications à vitesse relativement élevée et/ou à température relativement élevée, les paliers sont typiquement des paliers à éléments roulants et les joints d’étanchéité sont souvent des joints d’étanchéité annulaires en carbone à face radiale afin de fonctionner efficacement dans de telles conditions ambiantes. Typiquement, un ensemble joint d’étanchéité annulaire séparé est situé de manière adjacente à un ensemble palier pour empêcher ou au moins réduire l’écoulement de certains fluides (par exemple, des vapeurs, des produits de combustion, etc.) dans le palier.The bearings and seals are each generally known in many different types and configurations, such as plain bearings, rolling element bearings, elastomeric lip seals, carbon annular seals, etc. When used in relatively high speed and / or relatively high temperature applications, the bearings are typically rolling element bearings and the seals are often radial face carbon seals in order to operate effectively under such ambient conditions. Typically, a separate annular seal assembly is located adjacent to a bearing assembly to prevent or at least reduce the flow of certain fluids (e.g., vapors, combustion products, etc.) into the bearing.

RÉSUMÉ DE L’INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION

Selon un aspect, la présente invention concerne un ensemble palier et joint d’étanchéité combiné pour coupler un élément interne rotatif à un élément externe, l’élément interne pouvant tourner autour d’un axe central. L’ensemble palier et joint d’étanchéité comprend un corps externe généralement tubulaire pouvant être relié à l’élément externe et pouvant être disposé autour de l’élément interne rotatif. Le corps externe a un axe central, des première et seconde extrémités axiales, des surfaces circonférentielles interne et externe opposées, la surface interne du corps externe définit un alésage, et un chemin de roulement externe de palier sur la surface interne du corps externe. Un corps interne généralement tubulaire est disposé à l’intérieur de l’alésage du corps externe de façon à être généralement coaxial avec le corps externe, le corps interne pouvant être disposé autour de l’élément rotatif et pouvant être couplé à celui-ci. Le corps interne a des surfaces circonférentielles interne et externe et des extrémités axiales externe et interne opposées, l’extrémité axiale interne fournissant une surface de contact d’étanchéité généralement radiale. Le corps interne a en outre un chemin de roulement interne de palier sur la surface externe du corps interne, le chemin de roulement interne étant généralement aligné axialement avec le chemin de roulement externe. Une pluralité d’éléments de roulement sont disposés entre les chemins de roulement externe et interne de façon à coupler en rotation les corps externe et interne et former un palier.According to one aspect, the present invention relates to a combined bearing and seal assembly for coupling an internal rotary element to an external element, the internal element being able to rotate about a central axis. The bearing and seal assembly comprises a generally tubular external body which can be connected to the external element and which can be arranged around the rotary internal element. The outer body has a central axis, first and second axial ends, opposite inner and outer circumferential surfaces, the inner surface of the outer body defines a bore, and an outer bearing race on the inner surface of the outer body. A generally tubular internal body is disposed inside the bore of the external body so as to be generally coaxial with the external body, the internal body possibly being arranged around the rotary element and being able to be coupled thereto. The internal body has internal and external circumferential surfaces and opposite external and internal axial ends, the internal axial end providing a generally radial sealing contact surface. The internal body also has an internal bearing race on the external surface of the internal body, the internal race generally being axially aligned with the external race. A plurality of rolling elements are arranged between the external and internal raceways so as to couple the external and internal bodies in rotation and form a bearing.

Conformément à l’invention, l’ensemble comprend également un joint d’étanchéité généralement annulaire disposé à l’intérieur de l’alésage du corps externe généralement axialement entre la seconde extrémité axiale du corps externe et l’extrémité axiale interne du corps interne. Le joint d’étanchéité est couplé au corps externe tubulaire et peut être disposé autour de l’élément interne rotatif. Le joint d’étanchéité a une surface d’étanchéité généralement radiale configurée pour venir en prise de manière étanche avec la surface de contact radiale du corps interne de façon à empêcher généralement un écoulement de fluide entre la seconde extrémité axiale du corps externe et le palier.According to the invention, the assembly also includes a generally annular seal placed inside the bore of the external body generally axially between the second axial end of the external body and the internal axial end of the internal body. The seal is coupled to the tubular outer body and can be arranged around the rotating internal member. The seal has a generally radial sealing surface configured to sealingly engage the radial contact surface of the inner body so as to generally prevent fluid flow between the second axial end of the outer body and the bearing .

De manière avantageuse, le joint d’étanchéité a une surface d’étanchéité généralement radiale, configurée pour venir en prise de manière étanche avec la surface de contact radiale du corps interne et une surface circonférentielle interne espacée radialement vers l’extérieur à partir de l’élément interne rotatif lorsque le joint d’étanchéité est disposé autour de l’élément rotatif.Advantageously, the seal has a generally radial sealing surface, configured to sealingly engage the radial contact surface of the internal body and an internal circumferential surface spaced radially outward from the internal rotary element when the seal is arranged around the rotary element.

Selon un autre aspect de l’invention, le chemin de roulement externe est formé par une section de la surface interne du corps externe ou par une surface circonférentielle interne d’un corps annulaire disposé à l’intérieur du corps externe ; et le chemin de roulement interne est formé par une section de la surface circonférentielle externe du corps interne ou par une surface circonférentielle externe d’un corps annulaire disposé autour du corps interne.According to another aspect of the invention, the external raceway is formed by a section of the internal surface of the external body or by an internal circumferential surface of an annular body arranged inside the external body; and the internal raceway is formed by a section of the external circumferential surface of the internal body or by an external circumferential surface of an annular body arranged around the internal body.

Selon un autre aspect de l’invention, la surface circonférentielle externe du corps interne tubulaire a une section de surface fournissant le chemin de roulement interne, la section de surface de chemin de roulement ayant deux extrémités axiales opposées, et deux sections de surface d’épaulement, chacune espacée radialement vers l’extérieur à partir d’une extrémité séparée de la section de surface de chemin de roulement ; et l’ensemble palier et joint d’étanchéité combiné comprend en outre une cage de palier généralement annulaire disposée de manière coulissante autour des deux sections de surface d’épaulement et comprenant une pluralité d’ouvertures s’étendant radialement, un élément séparé parmi la pluralité d’éléments de roulement étant disposé à l’intérieur de chacune des ouvertures de cage.According to another aspect of the invention, the outer circumferential surface of the inner tubular body has a surface section providing the internal raceway, the raceway surface section having two opposite axial ends, and two surface sections of shoulder, each spaced radially outward from a separate end of the raceway surface section; and the combined bearing and seal assembly further comprises a generally annular bearing cage slidably disposed around the two shoulder surface sections and comprising a plurality of radially extending openings, a separate member from the a plurality of rolling elements being disposed within each of the cage openings.

De manière avantageuse, le corps tubulaire interne a au moins un passage de lubrification s’étendant généralement radialement entre la surface circonférentielle interne du corps interne et l’une des deux surfaces d’épaulement.Advantageously, the internal tubular body has at least one lubrication passage generally extending radially between the internal circumferential surface of the internal body and one of the two shoulder surfaces.

Selon un autre aspect de l’invention, le corps externe tubulaire est configuré pour être relié de manière fixe à l’élément externe de façon à être non rotatif par rapport à l’axe central.According to another aspect of the invention, the tubular external body is configured to be fixedly connected to the external element so as to be non-rotatable relative to the central axis.

Selon un autre aspect, l’ensemble palier et joint d’étanchéité combiné comprend en outre au moins un élément parmi :In another aspect, the combined bearing and seal assembly further comprises at least one of:

au moins un coupleur configuré pour coupler de façon mobile le joint d’étanchéité avec le corps externe de telle sorte que le joint d’étanchéité est axialement déplaçable à l’intérieur de l’alésage du corps externe et non rotatif par rapport à l’axe central ;at least one coupler configured to movably couple the seal with the outer body such that the seal is axially displaceable within the bore of the outer body and not rotatable relative to the central axis;

un élément de sollicitation configuré pour solliciter le joint d’étanchéité généralement axialement vers la surface de contact de joint d’étanchéité du corps interne ;a biasing member configured to bias the seal generally axially toward the seal contact surface of the inner body;

un joint d’étanchéité secondaire comprenant un corps annulaire disposé autour du joint d’étanchéité et configuré pour assurer l’étanchéité généralement entre le joint d’étanchéité et le corps tubulaire externe ; et une cage de palier généralement annulaire disposée généralement entre les éléments tubulaires externe et interne et comprenant une pluralité d’ouvertures s’étendant radialement, un élément séparé parmi la pluralité d’éléments de roulement étant disposé à l’intérieur de chacune des ouvertures de cage.a secondary seal comprising an annular body disposed around the seal and configured to provide sealing generally between the seal and the outer tubular body; and a generally annular bearing cage generally disposed between the outer and inner tubular elements and comprising a plurality of radially extending openings, a separate element among the plurality of rolling elements being disposed inside each of the cage.

Selon un autre aspect de l’invention, l’ensemble palier et joint d’étanchéité combiné comprend au moins l’un parmi :According to another aspect of the invention, the combined bearing and seal assembly comprises at least one of:

le joint d’étanchéité comprenant un corps généralement annulaire ou une pluralité de segments arqués ; et le joint d’étanchéité étant formé d’un matériau carboné, d’un matériau céramique ou d’un matériau polymère à haute température.the seal comprising a generally annular body or a plurality of arcuate segments; and the seal being formed from a carbonaceous material, a ceramic material or a high temperature polymeric material.

Selon un autre aspect, le joint d’étanchéité est fourni par un joint d’étanchéité de cartouche comprenant en outre un logement de joint d’étanchéité externe ayant une chambre interne contenant au moins partiellement le joint d’étanchéité et une surface circonférentielle externe pouvant venir en prise avec une partie de la surface interne du corps externe pour retenir l’ensemble joint d’étanchéité de cartouche à l’intérieur du corps externe tubulaire.In another aspect, the seal is provided by a cartridge seal further comprising an outer seal housing having an inner chamber at least partially containing the seal and an outer circumferential surface capable of engaging a portion of the inner surface of the outer body to retain the cartridge seal assembly within the tubular outer body.

Selon un autre aspect de l’invention, l’ensemble palier et joint d’étanchéité combiné comprend au moins l’un parmi :According to another aspect of the invention, the combined bearing and seal assembly comprises at least one of:

le corps tubulaire interne ayant une pluralité de rainures s’étendant axialement vers l’intérieur à partir de la surface de contact d’étanchéité, et configurées pour générer une force de sollicitation axiale sur le joint d’étanchéité lorsque l’élément rotatif tourne autour de l’axe central de telle sorte que la surface d’étanchéité est espacée axialement de la surface de contact ; et un revêtement résistant à l’usure étant disposé sur la surface de contact d’étanchéité du corps tubulaire interne.the inner tubular body having a plurality of grooves extending axially inward from the seal contact surface, and configured to generate an axial biasing force on the seal when the rotary member rotates around from the central axis so that the sealing surface is axially spaced from the contact surface; and a wear-resistant coating being disposed on the sealing contact surface of the inner tubular body.

Selon un autre aspect, chacun des corps tubulaires interne et externe comprenant un corps tubulaire unique ou une pluralité de sections de corps tubulaires reliéesIn another aspect, each of the inner and outer tubular bodies comprising a single tubular body or a plurality of connected tubular body sections

BRÈVE DESCRIPTION DES DIFFÉRENTES VUES DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE VARIOUS VIEWS OF THE DRAWINGS

Le résumé ci-dessus, ainsi que la description détaillée des modes de réalisation préférés de la présente invention, sera mieux compris lorsque lu conjointement avec les dessins annexés. Dans le but d’illustrer l’invention, on a représenté sur les dessins qui sont schématiques, des modes de réalisation qui sont actuellement préférés. Il faudra néanmoins comprendre que la présente invention n’est pas limitée aux agencements et instruments précis représentés. Dans les dessins :The above summary, as well as the detailed description of the preferred embodiments of the present invention, will be better understood when read in conjunction with the accompanying drawings. For the purpose of illustrating the invention, there are shown in the drawings which are schematic, embodiments which are currently preferred. It should nevertheless be understood that the present invention is not limited to the precise arrangements and instruments represented. In the drawings:

La figure 1 est une vue agrandie, en coupe axiale séparée, d’un ensemble palier et joint d’étanchéité combiné selon la présente invention, représenté relié à des éléments interne et externe d’une machine ;Figure 1 is an enlarged view, in separate axial section, of a bearing assembly and combined seal according to the present invention, shown connected to internal and external elements of a machine;

La figure 2 est une vue en perspective de l’ensemble palier et joint d’étanchéité combiné ;Figure 2 is a perspective view of the bearing assembly and combined seal;

La figure 3 est une vue éclatée de l’ensemble palier et joint d’étanchéité combiné ;Figure 3 is an exploded view of the combined bearing and seal assembly;

La figure 4 est une vue en coupe axiale en perspective de l’ensemble palier et joint d’étanchéité combiné ;Figure 4 is an axial sectional perspective view of the bearing assembly and combined seal;

La figure 5 est une vue en coupe axiale de l’ensemble palier et joint d’étanchéité combiné ;Figure 5 is an axial sectional view of the bearing assembly and combined seal;

La figure 6 est une vue en coupe axiale élargie et agrandie de l’ensemble palier et joint d’étanchéité combiné ;Figure 6 is an enlarged and enlarged axial sectional view of the combined bearing and seal assembly;

La figure 7 est une vue plus agrandie d’une partie de la figure 6, montrant des détails d’un joint d’étanchéité ;Figure 7 is a more enlarged view of part of Figure 6, showing details of a seal;

La figure 8 est une vue plus agrandie d’une partie de la figure 6, montrant des détails d’un palier ;Figure 8 is a more enlarged view of part of Figure 6, showing details of a landing;

La figure 9 est une vue en perspective séparée par la ligne 9-9 de la figure 8 ;Figure 9 is a perspective view separated by line 9-9 of Figure 8;

La figure 10 est une vue en perspective d’un corps interne tubulaire de l’ensemble palier et joint d’étanchéité combiné ;Figure 10 is a perspective view of a tubular internal body of the combined bearing and seal assembly;

La figure 11 est une vue en coupe axiale agrandie séparée en perspective du corps interne tubulaire ;Figure 11 is an enlarged axial sectional view separated in perspective from the tubular internal body;

La figure 12 est une vue en perspective d’un joint d’étanchéité de l’ensemble palier et joint d’étanchéité combiné ;Figure 12 is a perspective view of a seal of the bearing assembly and combined seal;

La figure 13 est une vue en coupe axiale du joint d’étanchéité de l’ensemble palier et joint d’étanchéité combiné ;Figure 13 is an axial sectional view of the seal of the bearing assembly and combined seal;

La figure 14 est une autre vue plus agrandie d’une partie de la figure 6, montrant des détails du palier avec une variante de composants pour le roulement de palier ;Figure 14 is another more enlarged view of a part of Figure 6, showing details of the bearing with a variant of components for the bearing bearing;

La figure 15 est une vue en coupe axiale en perspective d’une variante de construction du joint d’étanchéité de l’ensemble palier et joint d’étanchéité combiné, représenté avec un ensemble joint d’étanchéité de cartouche séparé du corps tubulaire externe ; etFigure 15 is an axial sectional perspective view of an alternative construction of the seal of the bearing assembly and combined seal, shown with a cartridge seal assembly separate from the outer tubular body; and

La figure 16 est une vue en coupe axiale agrandie séparée de l’ensemble palier et joint d’étanchéité combiné avec la variante de construction d’étanchéité de cartouche.Figure 16 is an enlarged axial sectional view separated from the bearing and seal assembly combined with the cartridge seal construction variant.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Une certaine terminologie est utilisée dans la description suivante pour une commodité seulement et n’est pas limitative. Les mots « interne », « vers l’intérieur » et « externe », « vers l’extérieur » se réfèrent à des directions vers et à l’opposé, respectivement, d’une ligne centrale désignée ou d’un centre géométrique d’un élément décrit, la signification particulière étant facilement apparente à partir du contexte de la description. En outre, tels qu’utilisés ici, les mots « reliés » et « couplés » sont chacun destinés à comprendre des connexions directes entre deux éléments sans aucun autre élément interposé entre ceux-ci et des connexions indirectes entre des éléments dans lesquels un ou plusieurs autres éléments sont interposés entre eux. La terminologie comprenant les mots mentionnés de manière spécifique ci-dessus, des dérivés de ceux-ci, et des mots d’importation similaire.Some terminology is used in the following description for convenience only and is not limiting. The words "internal", "inward" and "external", "outward" refer to directions toward and opposite, respectively, of a designated center line or of a geometric center d a described item, the particular meaning being readily apparent from the context of the description. Furthermore, as used herein, the words "connected" and "coupled" are each intended to include direct connections between two elements with no other element interposed therebetween and indirect connections between elements in which one or more other elements are interposed between them. Terminology including the words specifically mentioned above, derivatives thereof, and words of similar import.

En se référant maintenant aux dessins en détail, des nombres similaires étant utilisés pour indiquer des éléments similaires, il est montré dans les figures 1 à 16 un ensemble palier et joint d’étanchéité combiné 10 pour coupler un élément interne rotatif 1 (par exemple, un arbre) avec un élément externe 2, tel qu’un logement, un cadre, etc., l’élément interne 1 pouvant tourner autour d’un axe central Ac. L’élément rotatif 1 est de préférence un arbre 3 (ou un manchon/patin sur l’arbre 3), de préférence un arbre de moteur à grande vitesse disposé à l’intérieur d’un cadre ou d’un logement 2 d’une machine 4, telle que par exemple une turbine à gaz, une turbine à vapeur, un compresseur ou des dispositifs similaires. En outre, l’arbre 3 et l’ensemble palier et joint d’étanchéité 10 sont chacun de préférence configurés pour fonctionner dans un environnement à température relativement élevée, par exemple, des conditions ambiantes supérieures à cent degrés Celsius (100 °C). L’ensemble palier et joint 10 comprend essentiellement un corps externe généralement tubulaire 12 pouvant être relié à l’élément externe 2 et pouvant être disposé autour de l’élément interne rotatif 1, un corps interne généralement tubulaire 14 disposé à l’intérieur du corps externe 12 et pouvant être disposé autour de l’élément rotatif 1, une pluralité d’éléments roulants 16 disposés entre les corps interne et externe, 12, 14 et un joint d’étanchéité « à face axiale » 18 disposé à l’intérieur du corps externe 12 et pouvant être disposé autour de l’élément rotatif 1.Referring now to the drawings in detail, similar numbers being used to indicate similar elements, there is shown in Figures 1 to 16 a combined bearing and seal assembly 10 for coupling an internal rotary element 1 (for example, a tree) with an external element 2, such as a housing, a frame, etc., the internal element 1 being able to rotate around a central axis Ac. The rotary element 1 is preferably a shaft 3 (or a sleeve / shoe on the shaft 3), preferably a high-speed motor shaft disposed inside a frame or a housing 2 of a machine 4, such as for example a gas turbine, a steam turbine, a compressor or similar devices. In addition, the shaft 3 and the bearing and seal assembly 10 are each preferably configured to operate in a relatively high temperature environment, for example, ambient conditions greater than one hundred degrees Celsius (100 ° C). The bearing and seal assembly 10 essentially comprises a generally tubular external body 12 which can be connected to the external element 2 and which can be arranged around the rotary internal element 1, a generally tubular internal body 14 disposed inside the body external 12 and can be arranged around the rotary element 1, a plurality of rolling elements 16 disposed between the internal and external bodies, 12, 14 and a seal "with an axial face" 18 disposed inside the external body 12 and able to be arranged around the rotary element 1.

Plus spécifiquement, le corps externe tubulaire 12 a un axe central 13, des première et seconde extrémités axiales 12a, 12b, respectivement, et des surfaces circonférentielles interne et externe opposées 20, 22, respectivement, la surface interne 20 définissant un alésage 24. Le corps externe 12 a en outre un chemin de roulement externe de palier 26 sur la surface interne 20 du corps externe, qui est de préférence fournie par une section de la surface interne du corps externe 20. En variante, le chemin de roulement externe 26 peut être fourni par une surface circonférentielle interne 38a d’un corps annulaire 38 disposé à l’intérieur de l’alésage 24, tel que représenté sur la figure 14. En outre, le corps externe tubulaire 12 est configuré pour être relié de manière fixe à l’élément externe 2 de façon à être non rotatif par rapport à l’axe central d’arbreMore specifically, the tubular external body 12 has a central axis 13, first and second axial ends 12a, 12b, respectively, and opposite internal and external circumferential surfaces 20, 22, respectively, the internal surface 20 defining a bore 24. The outer body 12 further has an outer bearing race 26 on the inner surface 20 of the outer body, which is preferably provided by a section of the inner surface of the outer body 20. Alternatively, the outer race 26 can be provided by an inner circumferential surface 38a of an annular body 38 disposed within the bore 24, as shown in Figure 14. In addition, the tubular outer body 12 is configured to be fixedly connected to the external element 2 so as to be non-rotatable with respect to the central shaft axis

Ac. L’axe du corps externe 13 est au moins sensiblement colinéaire avec l’axe d’arbre Ac lorsque le corps externe 12 est disposé autour de l’élément/arbre interne 3.Ac. The axis of the external body 13 is at least substantially collinear with the shaft axis Ac when the external body 12 is arranged around the element / internal shaft 3.

Le corps interne tubulaire 14 est disposé à l’intérieur de l’alésage du corps externe 24 de manière à être généralement coaxial avec le corps externe 12 (c’est-à-dire centré autour de l’axeThe internal tubular body 14 is disposed inside the bore of the external body 24 so as to be generally coaxial with the external body 12 (that is to say centered around the axis

13) et peut être couplé à l’élément interne rotatif 1 de manière à pouvoir tourner autour de l’axe central Ac (c’est-à-dire pendant la rotation de l’arbre 3). Le corps interne 14 a des surfaces circonférentielles interne et externe, 30, 32, respectivement, et des extrémités axiales externe et interne opposées 14a, 14b, respectivement. L’extrémité axiale externe 14a est généralement axialement adjacente à la première extrémité axiale du corps externe 12a, et l’extrémité radiale interne 14b fournit une surface de contact d’étanchéité généralement radiale 34. La surface interne 30 du corps interne tubulaire 14 est de préférence dimensionnée pour venir en prise par frottement avec la surface circonférentielle externe 3a de l’arbre 3 (ou la surface externe d’un manchon/patin (non représenté)), de manière à, à la fois, coupler en rotation le corps interne tubulaire 14 avec l’élément interne 1 et assurer l’étanchéité de l’interface (non indiquée) entre le corps interne 14 et l’élément/arbre 3. Le corps interne tubulaire 14 a également un chemin de roulement interne de palier 36 sur la surface externe 32 du corps interne, le chemin de roulement interne 36 étant situé de manière à être généralement aligné axialement (c’est-à-dire aligné le long de l’axe 13) avec le chemin de roulement externe 26. De préférence, le chemin de roulement interne 36 est fourni par une section de la surface circonférentielle externe du corps interne 32, mais peut en variante être fourni par une surface circonférentielle externe 39a d’un corps annulaire 39 disposé autour du corps interne 14 (Fig. 14).13) and can be coupled to the rotary internal element 1 so as to be able to rotate around the central axis Ac (that is to say during the rotation of the shaft 3). The internal body 14 has internal and external circumferential surfaces, 30, 32, respectively, and opposite external and internal axial ends 14a, 14b, respectively. The external axial end 14a is generally axially adjacent to the first axial end of the external body 12a, and the internal radial end 14b provides a generally radial sealing contact surface 34. The internal surface 30 of the tubular internal body 14 is of preferably sized to frictionally engage the outer circumferential surface 3a of the shaft 3 (or the outer surface of a sleeve / pad (not shown)), so as to both rotate the inner body tubular 14 with the internal element 1 and seal the interface (not indicated) between the internal body 14 and the element / shaft 3. The internal tubular body 14 also has an internal bearing race 36 on the external surface 32 of the internal body, the internal raceway 36 being situated so as to be generally aligned axially (that is to say aligned along the axis 13) with c the external raceway 26. Preferably, the internal raceway 36 is provided by a section of the external circumferential surface of the internal body 32, but can alternatively be provided by an external circumferential surface 39a of an annular body 39 arranged around the internal body 14 (Fig. 14).

En outre, la pluralité d’éléments roulants 16 sont disposés entre les chemins de roulement interne et externe 26, 36 de façon à coupler en rotation les corps externe et interne 12, 14 et former un palier 15. Chaque élément de roulement 16 est de préférence un rouleau cylindrique 17, mais peut en variante être formé sous la forme d’une bille, une aiguille, un rouleau conique, ou tout autre type d’élément roulant (aucune variante représentée). De préférence, l’ensemble palier et joint d’étanchéité 10 comprend en outre une cage de palier 40 configurée pour retenir les éléments roulants 16 comme décrit ci-après, mais peut en variante être formé sans cage ou autre dispositif de retenue.In addition, the plurality of rolling elements 16 are arranged between the internal and external raceways 26, 36 so as to rotate the external and internal bodies 12, 14 and form a bearing 15. Each rolling element 16 is of preferably a cylindrical roller 17, but can alternatively be formed in the form of a ball, a needle, a conical roller, or any other type of rolling element (no variant shown). Preferably, the bearing and seal assembly 10 further comprises a bearing cage 40 configured to retain the rolling elements 16 as described below, but may alternatively be formed without a cage or other retaining device.

En outre, le joint d’étanchéité 18 est disposé à l’intérieur de l’alésage du corps externe 24 de façon à être situé généralement axialement entre la seconde extrémité axiale du corps externe 12b et l’extrémité axiale interne du corps interne 14b. Le joint d’étanchéité 18 a des extrémités axiales interne et externe opposées 18a, 18b et est couplé au corps externe tubulaire 12 de façon à être sensiblement non rotatif autour de l’axe Ac. En outre, le joint d’étanchéité 18 a une surface d’étanchéité généralement radiale 42 sur l’extrémité axiale interne 18a, la surface d’étanchéité 42 étant configurée pour venir en prise de manière étanche avec la surface de contact du corps interne 34 de façon à empêcher au moins généralement un écoulement de fluide entre la seconde extrémité axiale du corps externe 12b et le palier 15, spécifiquement par l’intermédiaire d’une interface SI entre le joint d’étanchéité 18 et le corps 14. Ayant décrit les éléments de base cidessus, ceux-ci et d’autres composants de l’ensemble palier et joint d’étanchéité combinés 10 sont décrits plus en détail ci-après.In addition, the seal 18 is arranged inside the bore of the external body 24 so as to be situated generally axially between the second axial end of the external body 12b and the internal axial end of the internal body 14b. The seal 18 has opposite internal and external axial ends 18a, 18b and is coupled to the tubular external body 12 so as to be substantially non-rotatable around the axis Ac. Furthermore, the seal 18 has a generally radial sealing surface 42 on the internal axial end 18a, the sealing surface 42 being configured to sealingly engage the contact surface of the internal body 34 so as to prevent at least generally a flow of fluid between the second axial end of the external body 12b and the bearing 15, specifically by means of an interface SI between the seal 18 and the body 14. Having described the Basic elements above, these and other components of the combined bearing and seal assembly 10 are described in more detail below.

En référence aux figures 1-9 et 14-16, le corps externe tubulaire 12 est généralement circulaire, mais de préférence se rétrécit généralement radialement vers l’intérieur dans une direction axiale Di (Fig. 1) à partir de la première extrémité axiale 12a jusqu’à la seconde extrémité axiale 12b. Le corps tubulaire externe 12 est de préférence réalisé sous la forme d’une construction d’une seule pièce ou sous la forme d’un unique corps intégré, mais peut en variante être formé d’une pluralité de sections de corps tubulaires reliées (non représentées). De préférence, une pluralité de pattes 44 sont situées adjacentes à la première extrémité axiale du corps 12a et s’étendent radialement vers l’extérieur à partir de la surface externe 22 et sont espacées de manière circonférentielle autour de l’axe central 13. Les pattes 44 peuvent venir en prise avec l’élément externe 2 pour relier de manière fixe l’ensemble palier et joint d’étanchéité 10 avec celui-ci, tel que représenté sur la figure 1, bien que le corps externe 12 puisse en variante être pourvu d’une bride radiale ou de toute autre structure appropriée pour permettre une connexion avec le second élément 2.Referring to Figures 1-9 and 14-16, the outer tubular body 12 is generally circular, but preferably generally tapers radially inward in an axial direction Di (Fig. 1) from the first axial end 12a to the second axial end 12b. The external tubular body 12 is preferably made in the form of a single-piece construction or in the form of a single integrated body, but may alternatively be formed from a plurality of connected tubular body sections (not shown). Preferably, a plurality of tabs 44 are located adjacent to the first axial end of the body 12a and extend radially outward from the outer surface 22 and are spaced circumferentially around the central axis 13. The tabs 44 can come into engagement with the external element 2 in order to connect in a fixed manner the bearing and seal assembly 10 with the latter, as shown in FIG. 1, although the external body 12 can alternatively be provided with a radial flange or any other suitable structure to allow connection with the second element 2.

En outre, le corps externe 12 a de préférence une section d’épaulement annulaire 46 s’étendant radialement vers l’intérieur à partir d’un reste de la surface interne du corps 20, et située de manière adjacente à la seconde extrémité axiale 12b. L’épaulement 46 a une surface circonférentielle interne 47 pouvant venir en prise par le joint d’étanchéité 18, de préférence par un joint d’étanchéité secondaire 78 disposé autour du joint d’étanchéité 18 comme décrit ci après. En variante, le corps externe 12 peut être formé sans aucun épaulement et à la place une section 20a de la surface interne 20 peut venir en prise par un joint d’étanchéité de cartouche 90, tel que représenté sur les figures 15 et 16 et décrit ci-après. Avec l’épaulement préféré 46, le corps externe 12 comprend de préférence en outre une bride de retenue annulaire 48 s’étendant radialement vers l’intérieur à partir de la seconde extrémité axiale 12b du corps externe et fournit une surface de retenue radiale 49 pour un élément de sollicitation 86, comme discuté en détail cidessous.In addition, the outer body 12 preferably has an annular shoulder section 46 extending radially inward from a remainder of the inner surface of the body 20, and located adjacent to the second axial end 12b . The shoulder 46 has an inner circumferential surface 47 which can be engaged by the seal 18, preferably by a secondary seal 78 disposed around the seal 18 as described below. Alternatively, the outer body 12 can be formed without any shoulders and instead a section 20a of the inner surface 20 can engage by a cartridge seal 90, as shown in Figures 15 and 16 and described below. With the preferred shoulder 46, the outer body 12 preferably further comprises an annular retaining flange 48 extending radially inward from the second axial end 12b of the outer body and providing a radial retaining surface 49 for a biasing member 86, as discussed in detail below.

En se référant maintenant aux figures 1-11 et 14-16, le corps interne tubulaire 14 est également de préférence généralement circulaire et a une longueur axiale Lai d’environ la moitié de la longueur axiale Lao du corps externe 12, comme indiqué sur la figure 5. Comme avec le corps externe 12, le corps intérieur tubulaire 14 est également de préférence formé comme une seule pièce ou un unique corps intégré mais peut à la place être formé d’une pluralité de sections de corps tubulaires reliées. Le corps interne 14 a un épaulement s’étendant radialement vers l’extérieur 50, adjacent à l’extrémité axiale interne du corps 14b de façon à augmenter la largeur radiale de l’extrémité axiale 14b, et augmente ainsi la superficie de la surface de contact de joint d’étanchéité 34. De préférence, une pluralité de rainures 52 s’étendent axialement vers l’intérieur à partir de la surface de contact de joint d’étanchéité 34 et sont chacune configurées pour générer une force de sollicitation axiale sur le joint d’étanchéité 18 lorsque l’élément rotatif 1 tourne autour de l’axe central Ac de telle sorte que la surface d’étanchéité 42 est espacée axialement de la surface de contact du corps interne 34.Referring now to Figures 1-11 and 14-16, the tubular inner body 14 is also preferably generally circular and has an axial length Lai of about half the axial length Lao of the outer body 12, as shown in the Figure 5. As with the outer body 12, the inner tubular body 14 is also preferably formed as a single piece or a single integrated body but may instead be formed from a plurality of connected tubular body sections. The internal body 14 has a shoulder extending radially outward 50, adjacent to the internal axial end of the body 14b so as to increase the radial width of the axial end 14b, and thus increases the surface area of the seal contact 34. Preferably, a plurality of grooves 52 extend axially inward from the seal contact surface 34 and are each configured to generate an axial biasing force on the seal 18 when the rotary element 1 rotates about the central axis Ac so that the sealing surface 42 is axially spaced from the contact surface of the internal body 34.

Plus spécifiquement, le fluide entrant dans les rainures 52 lorsque le corps interne tubulaire 14 tourne autour de l’axe central Ac (c’est-à-dire, avec l’élément rotatif 1) devient sous pression et est dirigé contre la surface d’étanchéité 42, amenant le joint d’étanchéité 18 à se déplacer axialement à l’opposé de la surface de contact 34, réduisant ainsi (et de préférence éliminant temporairement) les frottements entre le joint d’étanchéité 18 et le corps interne tubulaire 14. De préférence, afin de réduire davantage les frottements, en particulier dans la transition entre des conditions statiques et dynamiques, un revêtement résistant à l’usure peut être disposé sur la surface de contact 34 du corps tubulaire interne 14.More specifically, the fluid entering the grooves 52 when the internal tubular body 14 rotates about the central axis Ac (i.e., with the rotary member 1) becomes pressurized and is directed against the surface d seal 42, causing the seal 18 to move axially away from the contact surface 34, thereby reducing (and preferably temporarily eliminating) friction between the seal 18 and the internal tubular body 14 Preferably, in order to further reduce friction, particularly in the transition between static and dynamic conditions, a wear-resistant coating may be provided on the contact surface 34 of the internal tubular body 14.

De préférence, le chemin de roulement interne 36 est espacé radialement vers l’intérieur à partir d’un reste de la surface circonférentielle externe 32 du corps tubulaire interne 14. De telle sorte, deux surfaces de support, 54a, 54b, sont définies chacune adjacente à une extrémité axiale séparée 36a, 36b, respectivement, du chemin de roulement interne 36, lesquelles supportent la cage de roulement 40 comme décrit plus en détail ci-après. En outre, le corps interne 14 a également de préférence une pluralité de fentes axiales 56 s’étendant à partir de l’extrémité axiale externe 14a du corps interne et radialement vers l’extérieur à partir de la surface interne du corps 30. Au moins un et de préférence une pluralité de passages de lubrification radiaux 58 s’étendent chacun généralement radialement entre la surface circonférentielle interne du corps 30, de préférence à partir d’une fente axiale séparée des fentes axiales 56, et l’une des deux sections de surface de support 54a, 54b. Ainsi, le lubrifiant entrant dans les fentes axiales 52 est dirigé radialement vers l’extérieur à travers les passages radiaux 56 par la force centrifuge, entrant ensuite dans l’espace entre les surfaces de support, 54b, 54b et la cage 40 pour lubrifier la cage 40 lorsqu’elle se déplace de manière coulissante sur les surfaces de support 54a, 54b et les éléments roulants 16.Preferably, the inner raceway 36 is spaced radially inward from a remainder of the outer circumferential surface 32 of the inner tubular body 14. So, two support surfaces, 54a, 54b, are each defined adjacent to a separate axial end 36a, 36b, respectively, of the internal raceway 36, which support the raceway 40 as described in more detail below. In addition, the inner body 14 also preferably has a plurality of axial slots 56 extending from the outer axial end 14a of the inner body and radially outward from the inner surface of the body 30. At least one and preferably a plurality of radial lubrication passages 58 each extend generally radially between the inner circumferential surface of the body 30, preferably from an axial slot separated from the axial slots 56, and one of two sections of support surface 54a, 54b. Thus, the lubricant entering the axial slots 52 is directed radially outward through the radial passages 56 by centrifugal force, then entering the space between the support surfaces, 54b, 54b and the cage 40 to lubricate the cage 40 when it moves in a sliding manner on the support surfaces 54a, 54b and the rolling elements 16.

En référence aux figures 3, 8 et 9, la cage de roulement 40 est disposée généralement entre les éléments tubulaires externe et interne 12, 14 et configurée pour retenir « de manière lâche » la pluralité d’éléments roulants 16. La cage 40 comprend des surfaces circonférentielles interne et externe 41A, 41B et une pluralité d’ouvertures s’étendant radialement 43 entre les surfaces 41A, 41B, chacune étant de préférence formée sous la forme d’une poche généralement rectangulaire, comme mieux représenté sur la figure 3. Un élément séparé de la pluralité d’éléments roulants 16 est disposé à l’intérieur de chacune des ouvertures/poches de cage 43, de telle sorte que la cage 40 se déplace angulairement autour de l’axe central Ac lorsque chaque élément de roulement 16 roule simultanément sur les chemins de roulement 26, 36 et tourne à l’intérieur de la poche associée 43. En outre, comme mentionné ci-dessus, la cage de palier 40 est disposée autour des deux sections de surface de support du corps interne, 54a, 54b de telle sorte que la surface interne de cage 41A coulisse le long des surfaces 54a, 54b lorsque la cage 40 se déplace angulairement autour de l’axe Ac.Referring to Figures 3, 8 and 9, the rolling cage 40 is generally disposed between the outer and inner tubular elements 12, 14 and configured to "loosely" retain the plurality of rolling elements 16. The cage 40 includes inner and outer circumferential surfaces 41A, 41B and a plurality of radially extending openings 43 between surfaces 41A, 41B, each preferably being formed in the form of a generally rectangular pocket, as best shown in Figure 3. A element separate from the plurality of rolling elements 16 is disposed inside each of the cage openings / pockets 43, so that the cage 40 moves angularly around the central axis Ac when each rolling element 16 is rolling simultaneously on the raceways 26, 36 and turns inside the associated pocket 43. In addition, as mentioned above, the bearing cage 40 is dis laid around the two support surface sections of the internal body, 54a, 54b such that the internal cage surface 41A slides along the surfaces 54a, 54b when the cage 40 moves angularly around the axis Ac.

En se référant maintenant aux figures 1-9 et 12-14, le joint d’étanchéité 18 comprend de préférence un corps annulaire 60 généralement circulaire ayant des extrémités axiales externe et interne opposées 60a, 60b, l’extrémité interne 60b fournissant la surface d’étanchéité 42, et des surfaces circonférentielles interne et externe 62, 63. Le corps annulaire 60 est de préférence une construction d’une seule pièce, mais peut également comprendre une pluralité de segments arqués séparés (non représentés) reliés les uns aux autres pour former le corps 60. Le corps de joint d’étanchéité 60 est dimensionné de telle sorte que la surface interne de joint d’étanchéité 62 est espacée radialement vers l’extérieur à partir de l’élément rotatif 1 lorsque le joint d’étanchéité 18 est disposé autour de l’élément/arbre 1, comme représenté sur la figure 1, de manière à éliminer tout frottement entre le joint d’étanchéité 18 et l’élément rotatif 1/arbre 3. En outre, un épaulement 64 s’étend radialement vers l’intérieur à partir d’un reste de la surface interne 62 adjacent à l’extrémité axiale interne du corps de joint 60b de façon à augmenter la largeur radiale de l’extrémité interne 60b, et donc la surface de la surface d’étanchéité 42. De préférence, une bride annulaire 65 s’étend radialement vers l’extérieur à partir de la surface externe du corps 63 et comprend une pluralité de fentes axiales 66, chacune étant configurée pour recevoir un coupleur 70, comme décrit ci-après. Le corps d’étanchéité 60 est de préférence formé d’un matériau carboné, mais peut en variante être formé d’un matériau céramique, d’un matériau polymère à haute température, ou de tout autre matériau approprié.Referring now to Figures 1-9 and 12-14, the seal 18 preferably comprises a generally circular annular body 60 having opposite external and internal axial ends 60a, 60b, the internal end 60b providing the surface d sealing 42, and internal and external circumferential surfaces 62, 63. The annular body 60 is preferably a one-piece construction, but may also include a plurality of separate arcuate segments (not shown) connected to each other to forming the body 60. The seal body 60 is dimensioned such that the inner seal surface 62 is spaced radially outward from the rotating member 1 when the seal 18 is arranged around the element / shaft 1, as shown in Figure 1, so as to eliminate any friction between the seal 18 and the rotary element 1 / shaft 3. In addition, a shoulder 64 extends radially inwards from a remainder of the internal surface 62 adjacent to the internal axial end of the seal body 60b so as to increase the radial width of the internal end 60b, and therefore the surface of the sealing surface 42. Preferably, an annular flange 65 extends radially outwards from the external surface of the body 63 and comprises a plurality of axial slots 66, each configured to receive a coupler 70, as described below. The sealing body 60 is preferably formed from a carbon material, but may alternatively be formed from a ceramic material, a high temperature polymeric material, or any other suitable material.

Comme mieux visible dans les figures 1 et 3-7, l’ensemble palier et joint d’étanchéité combiné 10 comprend de préférence en outre au moins un et de préférence une pluralité de coupleurs 70, chacun étant configuré pour coupler de façon mobile le joint d’étanchéité 18 au corps externe tubulaire 12. De telle sorte, le joint d’étanchéité 18 est axialement déplaçable à l’intérieur de l’alésage du corps externe 24 et non rotatif par rapport à l’axe central Ac ; c’est-àdire que le ou les coupleurs 70 empêchent le déplacement angulaire du joint d’étanchéité 18 autour de l’axe Ac. Chaque coupleur 70 comprend de préférence une broche allongée 72 ayant une première extrémité 72a disposée à l’intérieur de la section d’épaulement du corps externe 46 et une seconde extrémité 72b disposée à l’intérieur de l’une des fentes axiales de bride d’étanchéité 69. Les broches de couplage 72 interagissent avec la bride d’étanchéité 68 pour empêcher sensiblement un déplacement angulaire du joint d’étanchéité 18, mais les fentes 69 permettent au joint d’étanchéité 18 de coulisser axialement le long des broches 72. Bien que les broches de couplage 70 soient actuellement préférées, l’ensemble palier et joint d’étanchéité combiné 10 peut en variante avoir toute autre structure ou tout autres composants pour coupler de façon mobile le joint d’étanchéité 18 avec le corps tubulaire externe 12, une variante étant représentée dans les figures 15 et 16 telles que décrites ci-après.As best seen in Figures 1 and 3-7, the combined bearing and seal assembly 10 preferably further includes at least one and preferably a plurality of couplers 70, each configured to movably couple the seal sealing 18 to the tubular external body 12. In such a way, the seal 18 is axially displaceable inside the bore of the external body 24 and not rotatable relative to the central axis Ac; that is to say that the coupler (s) 70 prevent the angular displacement of the seal 18 around the axis Ac. Each coupler 70 preferably includes an elongated pin 72 having a first end 72a disposed within the shoulder section of the outer body 46 and a second end 72b disposed within one of the axial flange slots d seal 69. The coupling pins 72 interact with the sealing flange 68 to substantially prevent angular displacement of the seal 18, but the slots 69 allow the seal 18 to slide axially along the pins 72. Although the coupling pins 70 are currently preferred, the combined bearing and seal assembly 10 may alternatively have any other structure or other components for movably coupling the seal 18 with the external tubular body 12 , a variant being shown in Figures 15 and 16 as described below.

Toujours en référence aux figures 1 et 3-7, l’ensemble palier et joint 10 comprend de préférence en outre un joint d’étanchéité secondaire 78 pour empêcher un écoulement de fluide entre le joint d’étanchéité 18 et le corps tubulaire externe 12. Le joint d’étanchéité secondaire 78 comprend de préférence un corps annulaire 80 disposé autour du joint d’étanchéité 18 et configuré pour assurer l’étanchéité généralement entre le joint d’étanchéité 18 et le corps tubulaire externe 12, pour empêcher ainsi un écoulement de fluide entre la surface externe d’étanchéité 63 et la surface interne du corps tubulaire 20. De préférence, le corps d’étanchéité 60 a une rainure annulaire 82 s’étendant radialement vers l’intérieur à partir de la surface externe 63, et le corps d’étanchéité secondaire 80 est un joint d’étanchéité torique disposé à l’intérieur de la rainure 82 et configuré pour assurer l’étanchéité vers l’extérieur contre la section de surface interne 47 de l’épaulement du corps externe 46. Cependant, le joint d’étanchéité secondaire 78 peut être construit de toute autre manière appropriée, telle que, par exemple, comme une partie intégrée (par exemple, une bride) du corps de joint d’étanchéité 60 qui assure l’étanchéité directement contre la surface interne d’épaulement 47.Still with reference to FIGS. 1 and 3-7, the bearing and seal assembly 10 preferably further comprises a secondary seal 78 to prevent a flow of fluid between the seal 18 and the external tubular body 12. The secondary seal 78 preferably includes an annular body 80 disposed around the seal 18 and configured to provide sealing generally between the seal 18 and the outer tubular body 12, thereby preventing flow of fluid between the outer sealing surface 63 and the inner surface of the tubular body 20. Preferably, the sealing body 60 has an annular groove 82 extending radially inward from the outer surface 63, and the secondary seal body 80 is an O-ring seal disposed within the groove 82 and configured to provide sealing to the outside against the inner surface section 47 of the shoulder of the outer body 46. However, the secondary seal 78 may be constructed in any other suitable manner, such as, for example, as an integrated part (for example, a flange) of the seal body 60 which seals directly against the internal shoulder surface 47.

En se référant de nouveau aux figures 1 et 3-7, l’ensemble palier et joint 10 comprend également de préférence en outre au moins un élément de sollicitation 86 configuré pour solliciter le joint d’étanchéité 18 de manière généralement axiale vers la surface de contact de joint d’étanchéité du corps interne 34. Plus spécifiquement, l’élément de sollicitation 86 comprend de préférence un ressort ondulé 88 et est disposé entre l’extrémité axiale externe d’étanchéité 60a et la bride de retenue du corps externe 48. Le ressort ondulé 88 est partiellement comprimé entre l’extrémité du corps 60a et la bride de retenue 48 de manière à avoir tendance à « pousser » ou déplacer axialement le corps de joint 60 dans une autre direction D2 (Fig. 1) vers le corps interne tubulaire 14. En variante, l’élément ou les éléments de sollicitation 86 peuvent comprendre un ou plusieurs ressorts de compression de bobine ou tout autre composant approprié capable de solliciter axialement le joint d’étanchéité 18.Referring again to Figures 1 and 3-7, the bearing and seal assembly 10 also preferably further includes at least one biasing member 86 configured to bias the seal 18 generally axially toward the surface of inner body seal contact 34. More specifically, the biasing element 86 preferably comprises a wavy spring 88 and is disposed between the axial axial sealing end 60a and the retaining flange of the outer body 48. The corrugated spring 88 is partially compressed between the end of the body 60a and the retaining flange 48 so as to have a tendency to "push" or move the seal body 60 axially in another direction D2 (Fig. 1) towards the body tubular internal 14. Alternatively, the biasing element or elements 86 may comprise one or more coil compression springs or any other suitable component able to axially bias the seal 18.

Dans tous les cas, l’élément de sollicitation 86 fonctionne pour assurer que la surface d’étanchéité du corps d’étanchéité 42 reste juxtaposée contre la surface de contact de joint d’étanchéité 34 dans un état statique de l’ensemble 10 et de la machine 3, c’est-à-dire lorsque l’élément interne 1/arbre 3 est non rotatif, afin d’empêcher un écoulement de fluide dans l’interface d’étanchéité SI entre le joint d’étanchéité 18 et le corps tubulaire interne 14.In all cases, the biasing element 86 operates to ensure that the sealing surface of the sealing body 42 remains juxtaposed against the sealing contact surface 34 in a static state of the assembly 10 and the machine 3, that is to say when the internal element 1 / shaft 3 is non-rotating, in order to prevent a flow of fluid in the sealing interface SI between the seal 18 and the body internal tubular 14.

Cependant, dans un état dynamique avec l’élément rotatifiarbre 1 et le corps interne tubulaire couplé 14 tournant ou se déplaçant angulairement autour de l’axe central Ac, les rainures 52 dans la surface de contact 34 du corps interne mettent sous pression et dirigent le fluide dans l’interface SI pour déplacer le corps de joint d’étanchéité 60 à l’opposé du corps tubulaire 14 afin de réduire les frottements. Bien que certains fluides passent à travers l’interface de joint d’étanchéité SI pendant des conditions dynamiques, la réduction sensible des frottements augmente de manière significative la durée de vie du joint d’étanchéité, ce qui est considéré plus important qu’un empêchement ou une interruption complète de l’écoulement de fluide à travers l’interface SI.However, in a dynamic state with the rotatable shaft element 1 and the internal tubular coupled body 14 rotating or angularly moving about the central axis Ac, the grooves 52 in the contact surface 34 of the internal body pressurize and direct the fluid in the interface SI to move the seal body 60 away from the tubular body 14 in order to reduce friction. Although some fluids pass through the SI seal interface during dynamic conditions, the substantial reduction in friction significantly increases the life of the seal, which is considered more important than prevention or a complete interruption of the flow of fluid through the interface SI.

En se référant maintenant aux figures 15 et 16, le joint d’étanchéité 18 peut en variante être fourni par un ensemble joint d’étanchéité de cartouche 90 comprenant en outre un logement de joint externe 92 ayant une chambre interne Ch contenant au moins partiellement le joint d’étanchéité 18 et une surface circonférentielle externe 93. La surface externe de logement de joint 93 est de préférence en prise par frottement avec une partie de la surface interne du corps externe 20 pour retenir l’ensemble joint d’étanchéité de cartouche 90 à l’intérieur du corps externe tubulaire 12, bien qu’une bride en C 94 soit également prévue de préférence pour venir en prise avec le corps externe 12 et le logement 92 pour retenir axialement le joint d’étanchéité de cartouche 19. En outre, le logement 92 est de préférence en forme de C et a une partie annulaire externe 92a fournissant la surface externe 93, et une partie annulaire interne 92b et une partie radiale 92c reliant les parties externe et interne 92a, 92b.Referring now to Figures 15 and 16, the seal 18 may alternatively be provided by a cartridge seal assembly 90 further comprising an outer seal housing 92 having an inner chamber Ch containing at least partially the seal 18 and an outer circumferential surface 93. The outer seal housing 93 is preferably frictionally engaged with a portion of the inner surface of the outer body 20 to retain the cartridge seal assembly 90 inside the tubular outer body 12, although a C flange 94 is also preferably provided to engage the outer body 12 and the housing 92 to axially retain the cartridge seal 19. In addition , the housing 92 is preferably C-shaped and has an outer annular portion 92a providing the outer surface 93, and an inner annular portion 92b and a rad portion ial 92c connecting the external and internal parts 92a, 92b.

De préférence, au moins une et de préférence deux pattes fixes anti-rotation 96 sont chacune rigidement fixées à la surface interne de la partie annulaire externe de logement 92a et viennent en prise avec des fentes d’accouplement (non indiquées) dans le corps de joint d’étanchéité 60 pour empêcher le déplacement angulaire du joint d’étanchéité 18. En outre, un joint d’étanchéité secondaire interne 98, de préférence un joint d’étanchéité torique, est disposé entre le corps d’étanchéité 60 et la partie annulaire interne de logement 92b. L’élément de sollicitation 86 est de préférence disposé à l’intérieur du logement 92 et est comprimé entre la partie annulaire de logement 92c et l’extrémité externe du corps de joint d’étanchéité 60b. En tant que tel, l’élément de sollicitation 86 sollicite le corps de joint d’étanchéité 60 vers le corps interne tubulaire 14, de telle sorte que le corps 60 coulisse contre les pattes anti-rotation fixes 96 et sur le joint d’étanchéité secondaire interne 98, et l’écoulement de fluide au-delà du logement 92 et du joint d’étanchéité 18 est sensiblement empêché.Preferably, at least one and preferably two fixed anti-rotation legs 96 are each rigidly fixed to the inner surface of the outer annular housing portion 92a and engage with mating slots (not shown) in the body seal 60 to prevent angular displacement of seal 18. In addition, an internal secondary seal 98, preferably an O-ring, is disposed between the seal body 60 and the portion internal annular housing 92b. The biasing member 86 is preferably disposed inside the housing 92 and is compressed between the annular housing part 92c and the outer end of the seal body 60b. As such, the biasing member 86 biases the seal body 60 toward the tubular inner body 14, so that the body 60 slides against the fixed anti-rotation tabs 96 and over the seal secondary internal 98, and the flow of fluid beyond the housing 92 and the seal 18 is substantially prevented.

Il apparaîtra clairement à l’homme du métier que des changements pourront être apportés aux modes de réalisation décrits ci-dessus sans sortir du concept de l’invention. On comprendra 5 donc que cette invention n’est pas limitée aux modes de réalisation particuliers de l’invention présentés, et que celle-ci comprend les modifications à l’intérieur de l’esprit et de la portée de la présente invention telle que définie généralement dans les revendications jointes.It will be clear to those skilled in the art that changes can be made to the embodiments described above without departing from the concept of the invention. It will therefore be understood that this invention is not limited to the particular embodiments of the invention presented, and that this includes modifications within the spirit and the scope of the present invention as defined generally in the appended claims.

Claims (11)

REVENDICATIONS 1. Ensemble palier et joint d’étanchéité combiné (10) pour coupler un élément interne rotatif (1) à un élément externe (2), l’élément interne (1) pouvant tourner autour d’un axe central (Ac), l’ensemble palier et joint d’étanchéité (10) comprenant :1. Combined bearing and seal assembly (10) for coupling a rotary internal element (1) to an external element (2), the internal element (1) being able to rotate about a central axis (Ac), l '' bearing and seal assembly (10) comprising: un corps externe (12) généralement tubulaire pouvant être relié à l’élément externe (2), pouvant être disposé autour de l’élément interne rotatif (1) et ayant un axe central (13), des première et seconde extrémités axiales (12a, 12b), des surfaces circonférentielles interne et externe opposées (20, 22), la surface interne (20) du corps externe (12) définissant un alésage (24), et un chemin de roulement externe de palier (26) sur la surface interne (20) du corps externe (12) ;a generally tubular external body (12) which can be connected to the external element (2), which can be arranged around the rotary internal element (1) and having a central axis (13), first and second axial ends (12a , 12b), opposite inner and outer circumferential surfaces (20, 22), the inner surface (20) of the outer body (12) defining a bore (24), and an outer bearing race (26) on the surface internal (20) of the external body (12); un corps interne (14) généralement tubulaire disposé à l’intérieur de l’alésage (24) du corps externe (12) de façon à être généralement coaxial avec le corps externe (12), le corps interne (14) pouvant être disposé autour de l’élément rotatif (1) et pouvant être couplé à celui-ci et ayant des surfaces circonférentielles interne et externe (30, 32), des extrémités axiales externe et interne opposées (14a, 14b), l’extrémité axiale interne (14b) fournissant une surface de contact d’étanchéité (34) généralement radiale, et un chemin de roulement interne de palier (36) sur la surface externe (32) du corps interne (14), le chemin de roulement interne (36) étant généralement aligné axialement avec le chemin de roulement externe (26) ;an internal body (14) generally tubular disposed inside the bore (24) of the external body (12) so as to be generally coaxial with the external body (12), the internal body (14) being able to be arranged around of the rotary member (1) and capable of being coupled thereto and having internal and external circumferential surfaces (30, 32), opposite external and internal axial ends (14a, 14b), the internal axial end (14b ) providing a generally radial sealing contact surface (34), and an internal bearing race (36) on the external surface (32) of the internal body (14), the internal race (36) generally axially aligned with the external raceway (26); une pluralité d’éléments de roulement (16) disposés entre les chemins de roulement externe (26) et interne (36) de manière à coupler en rotation les corps externe (12) et interne (14) et former un palier (15) ;a plurality of rolling elements (16) disposed between the external (26) and internal (36) raceways so as to couple the external (12) and internal (14) bodies in rotation and form a bearing (15); caractérisé en ce que l’ensemble (10) comprend également un joint d’étanchéité (18) généralement annulaire disposé à l’intérieur de l’alésage (24) du corps externe (12) généralement axialement entre la seconde extrémité axiale (12b) du corps externe (12) et l’extrémité axiale interne (14b) du corps interne (14), couplé au corps externe tubulaire (12) et pouvant être disposé autour de l’élément interne rotatif (1), le joint d’étanchéité (18) ayant une surface d’étanchéité généralement radiale (42) configurée pour venir en prise de manière étanche avec la surface de contact (34) du corps interne (14) de façon à empêcher généralement un écoulement de fluide entre la seconde extrémité axiale (12b) du corps externe (12) et le palier (15).characterized in that the assembly (10) also comprises a generally annular seal (18) disposed inside the bore (24) of the external body (12) generally axially between the second axial end (12b) of the external body (12) and the internal axial end (14b) of the internal body (14), coupled to the tubular external body (12) and able to be arranged around the rotary internal element (1), the seal (18) having a generally radial sealing surface (42) configured to sealingly engage the contact surface (34) of the internal body (14) so as to generally prevent a flow of fluid between the second axial end (12b) of the external body (12) and the bearing (15). 2. Ensemble palier et joint d’étanchéité combiné selon la revendication 1, le chemin de roulement externe (26) étant formé par une section de la surface interne (20) du corps externe (12) ou par une surface circonférentielle interne (38a) d’un corps annulaire (38) disposé à l’intérieur du corps externe (12) ; et le chemin de roulement interne (36) étant formé par une section de la surface circonférentielle externe (32) du corps interne (14) ou par une surface circonférentielle externe (39a) d’un corps annulaire (39) disposé autour du corps interne (14).2. Combined bearing and seal assembly according to claim 1, the external raceway (26) being formed by a section of the internal surface (20) of the external body (12) or by an internal circumferential surface (38a) an annular body (38) disposed inside the outer body (12); and the internal raceway (36) being formed by a section of the external circumferential surface (32) of the internal body (14) or by an external circumferential surface (39a) of an annular body (39) arranged around the internal body (14). 3. Ensemble palier et joint d’étanchéité combiné selon la revendication 1 ou 2, la surface circonférentielle externe (32) du corps interne tubulaire (14) ayant une section de surface fournissant le chemin de roulement interne (36), la section de surface de chemin de roulement (36) ayant deux extrémités axiales opposées (36a, 36b), et deux sections de surface de support (54a, 54b), chacune espacée radialement vers l’extérieur à partir d’une extrémité séparée de la section de surface de chemin de roulement (36) ; et l’ensemble palier et joint d’étanchéité combiné (10) comprenant en outre une cage de palier (40) généralement annulaire disposée de manière coulissante autour des deux sections de surface de support (54a, 54b) et comprenant une pluralité d’ouvertures (43) s’étendant radialement, un élément séparé parmi la pluralité d’éléments de roulement (16) étant disposé à l’intérieur de chacune des ouvertures (43) de cage (40).3. Combined bearing and seal assembly according to claim 1 or 2, the external circumferential surface (32) of the tubular internal body (14) having a surface section providing the internal raceway (36), the surface section. raceway (36) having two opposite axial ends (36a, 36b), and two support surface sections (54a, 54b), each spaced radially outward from a separate end of the surface section raceway (36); and the combined bearing and seal assembly (10) further comprising a generally annular bearing cage (40) slidably disposed around the two support surface sections (54a, 54b) and comprising a plurality of openings (43) extending radially, a separate element among the plurality of rolling elements (16) being arranged inside each of the cage openings (43) (40). 4. Ensemble palier et joint d’étanchéité combiné selon la revendication 3, le corps interne tubulaire (14) ayant au moins un passage de lubrification (58) s’étendant généralement radialement entre la surface circonférentielle interne (30) du corps interne (14) et l’une des deux surfaces d’épaulement (54a, 54b).4. Combined bearing and seal assembly according to claim 3, the internal tubular body (14) having at least one lubrication passage (58) extending generally radially between the internal circumferential surface (30) of the internal body (14 ) and one of the two shoulder surfaces (54a, 54b). 5. Ensemble palier et joint d’étanchéité combiné selon l’une quelconque des revendications précédentes, le corps externe tubulaire (12) étant configuré pour être relié de manière fixe à l’élément externe (2) de façon à être non rotatif par rapport à l’axe central (Ac).5. Combined bearing and seal assembly according to any one of the preceding claims, the tubular external body (12) being configured to be fixedly connected to the external element (2) so as to be non-rotatable relative to the central axis (Ac). 6. Ensemble palier et joint d’étanchéité combiné selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins un élément parmi :6. Combined bearing and seal assembly according to any one of the preceding claims, further comprising at least one of: au moins un coupleur (70) configuré pour coupler de façon mobile le joint d’étanchéité (18) avec le corps externe (12) de telle sorte que le joint d’étanchéité (18) est axialement déplaçable à l’intérieur de l’alésage (24) du corps externe (12) et non rotatif par rapport à l’axe central (Ac) ;at least one coupler (70) configured to movably couple the seal (18) with the outer body (12) such that the seal (18) is axially displaceable within the bore (24) of the external body (12) and not rotatable relative to the central axis (Ac); un élément de sollicitation (86) configuré pour solliciter le joint d’étanchéité (18) généralement axialement vers la surface de contact (34) de joint d’étanchéité (18) du corps interne (14) ;a biasing member (86) configured to bias the seal (18) generally axially toward the contact surface (34) of the seal (18) of the inner body (14); un joint d’étanchéité secondaire (78) comprenant un corps annulaire (80) disposé autour du joint d’étanchéité (18) et configuré pour assurer l’étanchéité généralement entre le joint d’étanchéité (18) et le corps tubulaire externe (12) ; et une cage de palier (40) généralement annulaire disposée généralement entre les éléments tubulaires externe (12) et interne (14), et comprenant une pluralité d’ouvertures (43) s’étendant radialement, un élément séparé parmi la pluralité d’éléments de roulement (16) étant disposé à l’intérieur de chacune des ouvertures (43) de cage (40).a secondary seal (78) comprising an annular body (80) disposed around the seal (18) and configured to provide sealing generally between the seal (18) and the outer tubular body (12 ); and a generally annular bearing cage (40) generally disposed between the outer (12) and inner (14) tubular elements, and comprising a plurality of radially extending openings (43), one element separated from the plurality of elements bearing (16) being disposed inside each of the cage openings (43) (40). 7. Ensemble palier et joint d’étanchéité combiné selon l’une quelconque des revendications précédentes, le joint d’étanchéité (18) ayant une surface circonférentielle interne (62), le joint d’étanchéité (18) étant dimensionné de telle sorte que la surface circonférentielle interne (62) du joint d’étanchéité (18) est espacée radialement vers l’extérieur à partir de l’élément rotatif (1) lorsque le joint d’étanchéité (18) est disposé autour de l’élément rotatif (1).7. Combined bearing and seal assembly according to any one of the preceding claims, the seal (18) having an internal circumferential surface (62), the seal (18) being dimensioned such that the inner circumferential surface (62) of the seal (18) is spaced radially outward from the rotary member (1) when the seal (18) is disposed around the rotary member ( 1). 8. Ensemble palier et joint d’étanchéité combiné selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le joint d’étanchéité (18) comprend une pluralité de segments arqués; et/ou le joint d’étanchéité (18) étant formé d’un matériau carboné, d’un matériau céramique ou d’un matériau polymère à haute température.8. Combined bearing and seal assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that the seal (18) comprises a plurality of arcuate segments; and / or the seal (18) being formed of a carbon material, a ceramic material or a high temperature polymer material. 9. Ensemble palier et joint d’étanchéité combiné selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un ensemble joint d’étanchéité de cartouche (90) comprenant en outre un logement de joint d’étanchéité externe (92) ayant une chambre interne (Ch) contenant au moins partiellement le joint d’étanchéité (18) et une surface circonférentielle externe (93) pouvant venir en prise avec une partie de la surface interne (20) du corps externe (12) pour retenir l’ensemble joint d’étanchéité de cartouche (90) à l’intérieur du corps externe tubulaire (12).9. Combined bearing and seal assembly according to any one of the preceding claims, comprising a cartridge seal assembly (90) further comprising an outer seal housing (92) having an inner chamber ( Ch) at least partially containing the seal (18) and an outer circumferential surface (93) which can engage a portion of the inner surface (20) of the outer body (12) to retain the seal assembly. cartridge seal (90) inside the tubular external body (12). 10. Ensemble palier et joint d’étanchéité combiné selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins l’un parmi :10. Combined bearing and seal assembly according to any one of the preceding claims, further comprising at least one of: le corps tubulaire interne (14) ayant une pluralité de rainures (52) s’étendant axialement vers l’intérieur à partir de la surface de contact d’étanchéité (42), et configurées pour générer une force de sollicitation axiale sur le joint d’étanchéité (18) lorsque l’élément rotatif (1) tourne autour de l’axe central (Ac) de telle sorte que la surface d’étanchéité (42) est espacée axialement de la surface de contact (34) ; et un revêtement résistant à l’usure étant disposé sur la surface de contact d’étanchéité (34) du corps tubulaire interne (14).the inner tubular body (14) having a plurality of grooves (52) extending axially inward from the sealing contact surface (42), and configured to generate an axial biasing force on the gasket d sealing (18) when the rotary element (1) rotates around the central axis (Ac) so that the sealing surface (42) is axially spaced from the contact surface (34); and a wear resistant coating being disposed on the sealing contact surface (34) of the inner tubular body (14). 11. Ensemble palier et joint d’étanchéité combiné selon l’une quelconque des revendications précédentes, chacun des corps tubulaires interne (14) et externe (12) comprenant un corps tubulaire unique ou une pluralité de sections de corps tubulaires reliées.11. Combined bearing and seal assembly according to any one of the preceding claims, each of the internal (14) and external (12) tubular bodies comprising a single tubular body or a plurality of connected tubular body sections.
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