FR3104225A1 - Joint mécanique avec soufflet soudé - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un agencement d'étanchéité. Dans un exemple, l'agencement d'étanchéité inclut une bague d'étanchéité composite, qui inclut une coque de bague d'étanchéité et un insert d'étanchéité, un logement externe, au moins un ressort, et un soufflet soudé. Le soufflet soudé peut avoir une extrémité fixe et une extrémité libre opposée. L'extrémité fixe peut être soudée à l'une de la coque de bague d'étanchéité et du logement externe, et l'extrémité libre peut réaliser un joint de contact non soudé avec l'autre de la coque de bague d'étanchéité et du logement externe. Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
Référence croisée à l'application connexe
La présente demande revendique le bénéfice de la demande de brevet des États-Unis n°62/944,056, déposée le 5 décembre 2019, dont la description est ici incorporée à titre de référence dans son ensemble.
La présente description concerne de manière générale des agencements d'étanchéité dans des environnements à température élevée. Plus spécifiquement, la présente invention concerne des soufflets soudés et des systèmes d'étanchéification autour d'un composant rotatif tel qu'un arbre.
Contexte
Des joints d'étanchéité mécaniques sont largement utilisés pour fournir une étanchéité entre un logement fixe, contenant souvent un fluide tel que de l'huile, et un arbre de rotation qui passe à travers le logement. Typiquement, l'étanchéité dynamique (par exemple étanchéité primaire) est fournie par une bague d'étanchéité qui ne peut pas tourner par rapport au logement, et une bague d'accouplement qui tourne avec l'arbre rotatif. Un soufflet soudé est utilisé pour fournir une charge axiale de l'étanchéité dynamique entre la bague d'étanchéité et la bague d'accouplement. Le soufflet soudé fournit également une étanchéité statique (par exemple étanchéité secondaire) qui permet le mouvement axial entre l'arbre et le logement (par exemple provoqué par une dilatation/contraction thermique). À titre d'exemple, des joints mécaniques avec soufflet soudé sont divulgués par les brevets US20140265146 et US8714558.
Alors que des joints à soufflet soudé sont efficaces, des améliorations dans ce domaine sont encore nécessaires.
Résumé
Un aspect de la présente description concerne un agencement d'étanchéité. L'agencement d'étanchéité peut inclure une bague d'étanchéité composite avec une coque de bague d'étanchéité présentant une première extrémité et une deuxième extrémité opposée. La bague d'étanchéité composite peut également inclure un insert de joint, qui est adapté pour être monté au niveau de la première extrémité de la coque de bague d'étanchéité. L'agencement d'étanchéité peut inclure un logement externe positionné au niveau de la deuxième extrémité de la coque de bague d'étanchéité. La coque de bague d'étanchéité et le logement externe peuvent être mobiles de façon télescopique l'un par rapport à l'autre, le long d'un axe central, de telle sorte qu'un mouvement coulissant axial relatif est permis entre la coque de bague d'étanchéité et le logement externe. L'agencement d'étanchéité peut inclure au moins un ressort comprimé axialement situé entre la coque de bague d'étanchéité et le logement externe pour solliciter la coque de bague d'étanchéité et le logement externe axialement en les éloignant l'un de l'autre. L'agencement d'étanchéité peut inclure en outre un soufflet soudé axialement comprimé entre la coque de bague d'étanchéité et le logement externe. Le soufflet soudé peut avoir une extrémité fixe et une extrémité libre opposée. L'extrémité fixe peut être soudée à la coque de bague d'étanchéité ou au logement externe, et l'extrémité libre opposée peut réaliser un joint de contact non soudé avec l'autre de la coque de bague d'étanchéité ou du logement externe.
Un autre aspect de la présente invention concerne un agencement d'étanchéité pour établir l'étanchéité entre un arbre rotatif et un boîtier à travers lequel s'étend l'arbre rotatif. Dans un exemple, l'arbre rotatif est un arbre de moteur et le boîtier définit un compartiment de palier. Dans un exemple, l'arbre moteur est un arbre d'entraînement pour un turbomoteur applicable aux aéronefs. L'agencement d'étanchéité peut inclure une bague d'étanchéité composite, qui inclut une coque de bague d'étanchéité et un insert de joint. La coque de bague d'étanchéité entoure un axe central et peut s'étendre le long de l'axe central d'une première extrémité à une deuxième extrémité opposée. L'insert de joint peut être monté à la première extrémité de la coque de bague d'étanchéité. L'insert de joint peut avoir une face d'étanchéité orientée axialement vers l'extérieur à partir de la coque de bague d'étanchéité. La face d'étanchéité peut être adaptée pour former un joint dynamique par rapport à une bague d'accouplement, qui tourne avec l'arbre rotatif. La coque de bague d'étanchéité peut inclure une bride radiale externe située dans une position intermédiaire entre les première et deuxième extrémités de la coque de bague d'étanchéité. La coque de bague d'étanchéité peut inclure une partie de piston qui s'étend axialement entre la bride et la deuxième extrémité de la coque de bague d'étanchéité. L'agencement d'étanchéité peut inclure un logement externe qui reçoit de manière télescopique la partie de piston de la coque de bague d'étanchéité de telle sorte qu'un mouvement coulissant axial relatif le long de l'axe central est permis entre le logement externe et la coque de bague d'étanchéité. Le logement externe peut inclure un facteur de forme externe adapté pour être reçu à l'intérieur du boîtier du compartiment de palier. L'agencement d'étanchéité peut inclure au moins un ressort comprimé axialement entre la bride radiale externe de la coque de bague d'étanchéité et le logement externe. L'au moins un ressort peut être utilisé pour générer une force de ressort qui sollicite la coque de bague d'étanchéité et le logement externe axialement en les éloignant l'un de l'autre. L'agencement d'étanchéité peut en outre inclure un soufflet soudé qui entoure l'axe central. Le soufflet soudé peut être positionné dans le logement externe. Le soufflet soudé peut être comprimé axialement entre une paroi d'extrémité définie par la partie de piston de la coque de bague d'étanchéité au niveau de la deuxième extrémité de la coque de bague d'étanchéité et une paroi d'extrémité définie par le logement externe. Les soufflets soudés ont une extrémité fixe et une extrémité libre opposée. L'extrémité fixe peut être soudée à l'une des parois d'extrémité, et l'extrémité libre peut réaliser un joint statique de contact non soudé avec l'autre des parois d'extrémité.
Différents aspects supplémentaires seront indiqués dans la description qui suit. Ces aspects peuvent concerner des caractéristiques individuelles et des combinaisons de caractéristiques. Il est entendu que la description générale qui précède et la description détaillée suivante sont fournies à titre d'exemple et d'explication uniquement et ne sont pas limitatives des grands concepts sur lesquels les modes de réalisation décrits ici sont basés.
Description des dessins
Les dessins annexés, qui sont incorporés dans la description et en sont partie intégrante, illustrent plusieurs aspects de la présente invention. Une brève description des dessins est la suivante:
Description détaillée
Il est maintenant fait référence en détail aux exemples de réalisation de la présente invention qui sont illustrés sur les dessins joints. Lorsque c'est possible, les mêmes numéros de référence seront utilisés dans tous les dessins pour se référer à des parties identiques ou analogues.
La présente invention concerne un agencement d'étanchéité incluant deux types d'étanchéités pouvant être caractérisées comme une étanchéité primaire et une étanchéité secondaire. L'étanchéité primaire peut inclure un joint mécanique axial dynamique ménagé entre une bague d'étanchéité et une bague d'accouplement. L'étanchéité secondaire peut inclure un soufflet soudé assurant une étanchéité statique apte à recevoir un mouvement axial. Dans un exemple préféré, le soufflet soudé présente une extrémité fixe et une extrémité libre. Dans un exemple, l'extrémité fixe peut être soudée en place par rapport à une première structure de l'agencement d'étanchéité avec une soudure assurant l'étanchéité autour d'un périmètre de l'extrémité fixe par rapport à la première structure. L'extrémité libre peut être adaptée pour réaliser un joint de contact périmétrique avec une deuxième structure opposée de l'agencement d'étanchéité. Une seule extrémité du soufflet étant fixe et l'extrémité libre assurant une liberté de déplacement impossible avec une extrémité fixe, le soufflet est au moins partiellement isolé de vibrations et des mouvements inhabituels qui seraient normalement absorbés par le soufflet en cas de fixation des deux extrémités. Une telle isolation peut réduire la contrainte sur le soufflet. Dans certains exemples, un agencement de sollicitation incluant au moins un ressort (par exemple un ressort hélicoïdal ou plusieurs ressorts hélicoïdaux, un ressort ondulé, un ressort conique, etc.) peut être utilisé pour appliquer une charge d'étanchéité axiale sur l'étanchéité primaire. L'agencement de sollicitation peut réduire le rôle du soufflet dans le maintien de la charge axiale de l'étanchéité primaire, réduisant ainsi encore davantage les contraintes sur le soufflet. Dans un exemple préféré, les étanchéités primaire et secondaire peuvent être adaptées pour des applications à haute température (par exemple pour des applications qui dépassent 700 degrés Fahrenheit).
Les figures 1-4 représentent un exemple d'agencement d'étanchéité10 selon les principes de la présente invention. Sur la , l'agencement d'étanchéité10 est représenté assurant l'étanchéité par rapport à un arbre rotatif qui traverse un logement. Dans certains exemples, l'arbre peut inclure un arbre de moteur, tel qu'un arbre d'entraînement d'un moteur à turbine à gaz, et le logement peut inclure un boîtier de compartiment de palier qui contient une huile lubrifiante pour maintenir la lubrification des paliers qui soutiennent l'arbre pendant sa rotation. Bien entendu, les aspects de la présente invention sont applicables à n'importe quelle application d'étanchéité rotative. Dans certains exemples, les aspects de la présente invention sont applicables à des applications d'étanchéité à haute température telles que des turbomoteurs pour aéronefs.
Comme représenté sur la , l'agencement d'étanchéité10 est représenté assurant l'étanchéité entre un arbre rotatif14 et un logement16. Le logement16 peut inclure un boîtier définissant un compartiment de palier 18 d'un moteur tel qu'un turbomoteur. Le compartiment18 peut contenir un mélange d'huile et d'air. L'agencement d'étanchéité10 peut aider à contenir l'huile dans le compartiment de palier 18. L'arbre14 peut être l'arbre d'un moteur tel qu'un turbomoteur.
En se référant aux figures 4 et 5, l'agencement d'étanchéité10 inclut une bague d'accouplement12 fixée sur l'arbre14 de sorte que la bague d'accouplement12 tourne à l'unisson de l'arbre14. L'agencement d'étanchéité10 inclut également une bague d'étanchéité composite20 qui inclut une coque de bague d'étanchéité22 et un insert d'étanchéité24. La coque de bague d'étanchéité22 entoure un axe central X et s'étend le long de l'axe central X depuis une première extrémité26 jusqu'à une deuxième extrémité opposée28. La coque de bague d'étanchéité22 peut être constituée d'un matériau métallique tel que, sans y être limité, du cuivre, du titane, de l'acier inoxydable ou un alliage à teneur élevée en nickel, bien que des variantes soient possibles. Dans certains exemples, l'insert d'étanchéité 24 peut être constitué de matériaux composites incluant du carbone, tels que du graphite. Dans d'autres exemples, l'insert d'étanchéité 24 peut avoir une composition incluant des matériaux céramiques. Bien entendu, d'autres matériaux peuvent être utilisés également pour l'insert d'étanchéité.
En se référant toujours aux figures 4 et 5, l'insert d'étanchéité24 est représenté monté à la première extrémité26 de la coque de bague d'étanchéité22. Dans un exemple, l'insert d'étanchéité 24 est ajusté par compression au sein de la première extrémité26 de la coque de bague d'étanchéité22. L'insert d'étanchéité24 présente une face d'étanchéité30 orientée vers l'extérieur depuis la coque de bague d'étanchéité22. La face d'étanchéité30 de l'insert d'étanchéité24 est adaptée pour former un joint dynamique par rapport à une surface annulaire d'étanchéité opposée de la bague d'accouplement12. En effet, l'insert d'étanchéité24 peut fournir une étanchéité axiale primaire. L'arbre14 s'étend à travers un centre de l'insert d'étanchéité24. L'insert d'étanchéité24 est un joint non rotatif (par exemple, l'insert d'étanchéité24 ne tourne pas avec l'arbre14, mais reste fixe en rotation avec le logement16).
Dans certains exemples, la coque de bague d'étanchéité22 inclut une bride radiale extérieure32 située dans une position intermédiaire34 entre les première et deuxième extrémités26, 28 de la coque de bague d'étanchéité22. La coque de bague d'étanchéité22 inclut également une partie de piston36 qui s'étend axialement entre la bride radiale externe32 et la deuxième extrémité28 de la coque de bague d'étanchéité22.
L'agencement d'étanchéité10 inclut également un logement externe38 positionné au niveau de la deuxième extrémité 28 de la coque de bague d'étanchéité22. Le logement externe38 inclut une partie de cylindre adaptée pour recevoir de manière télescopique la partie de piston36 de la coque de bague d'étanchéité22 de sorte qu'un mouvement coulissant axial relatif le long de l'axe central X est autorisé entre le logement externe38 et la coque de bague d'étanchéité22. En effet, la coque de bague d'étanchéité22 et le logement externe38 peuvent être mobiles de manière télescopique l'un par rapport à l'autre le long de l'axe central X. Dans certains exemples, le logement externe38 peut être réalisé en un matériau présentant une composition qui inclut des matériaux métalliques et/ou non-métalliques.
Le logement externe38 peut inclure un facteur de forme externe 40 adapté pour être reçu à l'intérieur d'une ouverture17 définie par le logement16. L'ouverture17 du logement entoure et est concentrique par rapport à l'arbre14. Dans certains exemples, le logement externe38 peut être ajusté par compression à l'intérieur de l'ouverture17 du logement16, et l'ouverture17 peut définir une poche pour recevoir le logement externe38.
L'agencement d'étanchéité10 peut inclure au moins un ressort42 qui peut être comprimé axialement entre la bride radiale extérieure32 de la coque de bague d'étanchéité22 et le logement externe38. Dans l'exemple représenté, l'au moins un ressort42 inclut une pluralité de ressorts hélicoïdaux espacés autour d'une circonférence de la coque de bague d'étanchéité22. Des extrémités56 de la pluralité de ressorts hélicoïdaux42 peuvent être reçues à l'intérieur de poches58 définies par le logement externe38. La pluralité de ressorts hélicoïdaux42 sont prévus pour générer une force de ressort, qui sollicite la coque de bague d'étanchéité22 et le logement externe38 axialement en les éloignant l'un de l'autre. Dans certains exemples, les ressorts42 peuvent inclure des ressorts hélicoïdaux, des ressorts à lame, des ressorts à ondes ou des rondelles élastiques, bien que des variantes soient possibles.
Dans certains exemples, les ressorts42 peuvent être utilisés pour maintenir une charge de ressort axiale entre l'insert d'étanchéité24 et la bague d'accouplement12, de façon à maintenir à tout moment le contact entre l'insert d'étanchéité24 et la bague d'accouplement12. En effet, si l'arbre14 et la bague d'accouplement12 se déplacent axialement, les ressorts42 peuvent pousser la bague d'étanchéité composite20 avec le mouvement de l'arbre pour maintenir le joint dynamique.
L'agencement d'étanchéité10 peut en outre inclure un soufflet soudé44 qui entoure l'axe central X pour assurer l'étanchéité secondaire statique. Dans certains exemples, le soufflet soudé peut être réalisé dans un matériau présentant une composition qui inclut des matériaux métalliques tels que l'acier inoxydable, des alliages de nickel, des alliages de titane et/ou tout alliage soudable.
Le soufflet soudé44 peut être conçu pour fonctionner dans des environnements non oxydants ou oxydants et à des températures supérieures à 700°F. Dans certains exemples, le soufflet soudé44 peut être positionné à l'intérieur du logement externe38 et il peut être comprimé axialement entre une paroi d'extrémité46 définie par la partie de piston36 de la coque de bague d'étanchéité22 au niveau de la deuxième extrémité28 de la coque de bague d'étanchéité22 et une paroi externe48 définie par le logement externe38. Le soufflet soudé44 peut également se dilater axialement entre la paroi d'extrémité46 de la partie de piston36 de la coque de bague d'étanchéité22 et la paroi d'extrémité48 du logement externe38.
Le soufflet soudé44 peut présenter une extrémité fixe50 et une extrémité libre52 opposée. Le soufflet soudé44 peut être isolé des contraintes dynamiques en fixant le soufflet soudé44 seulement à une extrémité tout en permettant une liberté de mouvement (par exemple, liberté de mouvement radial par rapport à un axe central de l'arbre14) à l'extrémité opposée. Par exemple, une extrémité du soufflet44 peut être fixée en soudant l'extrémité à la coque de bague d'étanchéité22, tandis que l'extrémité opposée n'est pas soudée ou autrement fixée au logement externe38. En variante, une extrémité du soufflet44 peut être fixée en soudant l'extrémité au logement38, tandis que l'extrémité opposée n'est pas soudée ou autrement fixée à la coque22 (voir ).
En revenant à la , une vue en coupe transversale de l'extrémité libre52 du soufflet soudé44 est représentée. L'extrémité libre52 du soufflet soudé44 peut inclure une surface en saillie54 (par exemple une bosse) qui permet d'obtenir un joint de contact non soudé60 avec la coque de bague d'étanchéité22, bien que des variantes soient possibles. La surface en saillie54 de l'extrémité libre52 du soufflet soudé44 peut être libre de flotter et est sollicitée axialement contre la coque de bague d'étanchéité22 par l'élasticité propre du soufflet afin de créer un joint annulaire métal/métal avec la paroi d'extrémité46 de la coque de bague d'étanchéité22.
Dans certains exemples, l'extrémité libre52 du soufflet soudé44 permet au joint de contact60 de se déplacer radialement pour fournir davantage de degrés de liberté par rapport à la fixation mécanique des deux extrémités du soufflet soudé44 par soudage.
Dans certains exemples, le soufflet soudé44 peut fournir une charge préalable axiale de sorte que, lorsque la bague d'étanchéité composite20 se déplace axialement, le joint de contact60 non soudé du soufflet soudé44 peut rester en contact avec la coque de bague d'étanchéité22. En effet, le soufflet soudé44 peut être adapté pour se dilater afin de maintenir le joint de contact non soudé60 avec la coque de bague d'étanchéité22.
Dans certains exemples, en cas de mouvement inhabituel dans un turbomoteur, le joint de contact non soudé60 du soufflet soudé44 peut être libre de coulisser afin d'atténuer les éventuelles contraintes supplémentaires résultant du mouvement.
Les ressorts42 peuvent assurer la force nécessaire pour réaliser l'étanchéité dynamique axiale plutôt que de s'appuyer sur le soufflet soudé44. Les ressorts 42 peuvent assurer une charge axiale (c'est-à-dire une commande de charge axiale) dans l'agencement d'étanchéité10 et réduire ainsi la contrainte axiale que le soufflet soudé44 devrait subir pendant toute sa durée de vie. La combinaison des ressorts42 et de l'extrémité libre52 du soufflet soudé44 ménagé dans l'agencement d'étanchéité10 peut aider à réduire les vibrations sur le soufflet soudé44.
En revenant à la , une vue en coupe transversale de l'extrémité fixe50 du soufflet soudé44 est représentée soudée sur la paroi d'extrémité48 du logement externe38, bien que des variantes soient possibles. L'extrémité fixe50 du soufflet soudé44 peut être soudée sur le diamètre extérieur ou le diamètre intérieur du soufflet44. La charge mécanique de face d'étanchéité est principalement assurée par les ressorts42 pour réduire la contrainte axiale sur le soufflet soudé44. En effet, le soufflet soudé44 fournit une charge de ressort réduite tandis que les ressorts42 entraînent la charge axiale pour fermer le joint par rapport à la bague d'accouplement12.
En revenant à la , une variante d'agencement d'étanchéité10a est représentée. Dans un souci de brièveté, seules les parties de l'agencement d'étanchéité10a, qui diffèrent de l'agencement d'étanchéité10 illustré sur les figures 1 - 9 traitées ci-dessus, seront décrites en détail. Ainsi, des composants similaires de l'agencement d'étanchéité10a, qui correspondent aux composants respectifs de l'agencement d'étanchéité à haute température10, ne seront pas expliqués en détail.
Dans l'agencement d'étanchéité10a représenté, l'extrémité fixe50 du soufflet soudé44 est soudée à la coque de bague d'étanchéité22 et l'extrémité libre52 du soufflet soudé44 permet d'obtenir le joint de contact non-soudé60 avec le logement externe38.
En revenant aux figures 11 et 12, les agencements d'étanchéité10, 10a peuvent également inclure au moins une broche anti-rotation62 positionnée entre la bride radiale extérieure32 de la coque de bague d'étanchéité22 et le logement externe38. Dans l'exemple représenté, l'agencement d'étanchéité10 inclut au moins deux broches anti-rotation62. Dans d'autres exemples, les agencements d'étanchéité10, 10a peuvent inclure une pluralité de broches anti-rotation62 espacées sur la circonférence de la coque de bague d'étanchéité22 entre des emplacements des ressorts42. Les broches anti-rotation62 peuvent être reçues au sein de poches58a (voir la ) définies par le logement externe38. Étant donné que l'insert d'étanchéité24 ne tourne pas avec l'arbre14, mais reste fixe en rotation avec le logement16, des réactions de couple indésirables peuvent en résulter. Les broches anti-rotation62 peuvent être utilisées pour aider à résister à de telles réactions de couple en empêchant la coque de bague d'étanchéité22 de tourner par rapport au logement16.
Dans certains exemples, les broches anti-rotation62 peuvent assurer une liaison coulissante entre la coque de bague d'étanchéité22 et le logement16. En effet, les broches anti-rotation62 peuvent permettre à la coque de bague d'étanchéité22 de coulisser par rapport au logement16 tout en empêchant la coque de bague d'étanchéité22 de tourner par rapport au logement16.
Dans certains exemples, une pince ou un autre dispositif mécanique (non représenté) peuvent être utilisés pour aider à contenir ou à maintenir les composants de l'agencement d'étanchéité10, 10a assemblés les uns aux autres avant l'installation. Par exemple, la pince ou le dispositif analogue peuvent être utilisés pour fixer l'agencement d'étanchéité10, 10a lors de la manipulation ou de l'expédition. Dans d'autres exemples, une liaison adhésive peut être utilisée pour maintenir les composants des agencements d'étanchéité10, 10a ensemble avant l'installation.
Diverses modifications et altérations de la présente invention apparaîtront à l'homme du métier sans sortir du cadre et de l'esprit de la présente description, et il doit être entendu que le cadre de la présente invention n'est pas limité aux exemples de réalisation décrits ici.
Claims (21)
- Agencement d'étanchéité comprenant:
une bague d'étanchéité composite incluant une coque de bague d'étanchéité présentant une première extrémité et une deuxième extrémité opposée, la bague d'étanchéité composite incluant également un insert d'étanchéité monté au niveau de la première extrémité de la coque de bague d'étanchéité;
un logement externe positionné au niveau de la deuxième extrémité de la coque de bague d'étanchéité;
la coque de bague d'étanchéité et le logement externe étant mobiles de manière télescopique l'un par rapport à l'autre le long d'un axe central de telle sorte qu'un mouvement coulissant axial relatif est autorisé entre la coque de bague d'étanchéité et le logement externe;
au moins un ressort comprimé axialement entre la coque de bague d'étanchéité et le logement externe pour solliciter la coque de bague d'étanchéité et le logement externe axialement en les éloignant l'un de l'autre; et
un soufflet soudé comprimé axialement entre la coque de bague d'étanchéité et le logement externe, le soufflet soudé présentant une extrémité fixe et une extrémité libre opposée, l'extrémité fixe étant soudée à l'un de la coque de bague d'étanchéité et du logement externe, et l'extrémité libre réalisant un joint de contact non soudé avec l'autre de la coque de bague d'étanchéité et du logement externe. - Agencement d'étanchéité selon la revendication1, dans lequel la coque de bague d'étanchéité est en métal et l'insert d'étanchéité est ajusté par compression, capturé et fixé mécaniquement, ou collé à l'intérieur de la première extrémité de la coque de bague d'étanchéité.
- Agencement d'étanchéité selon la revendication1, dans lequel l'insert d'étanchéité présente une composition qui inclut du carbone.
- Agencement d'étanchéité selon la revendication1, dans lequel l'insert d'étanchéité présente une composition qui inclut du graphite.
- Agencement d'étanchéité selon la revendication1, dans lequel l'insert d'étanchéité présente une composition qui inclut de la céramique.
- Agencement d'étanchéité selon la revendication1, dans lequel l'au moins un ressort inclut au moins un ressort hélicoïdal.
- Agencement d'étanchéité selon la revendication6, dans lequel l'au moins un ressort inclut une pluralité de ressorts hélicoïdaux espacés autour d'une circonférence de la coque de bague d'étanchéité.
- Agencement d'étanchéité selon la revendication7, dans lequel la coque de bague d'étanchéité inclut une bride radiale externe, et dans lequel les ressorts hélicoïdaux sont comprimés entre la bride radiale externe et le logement externe.
- Agencement d'étanchéité selon la revendication8, dans lequel des extrémités des ressorts hélicoïdaux sont reçues à l'intérieur de poches définies par le logement externe.
- Agencement d'étanchéité selon la revendication1, dans lequel la coque de bague d'étanchéité et le logement externe sont métalliques, dans lequel l'extrémité fixe du soufflet soudé est soudée à la coque de bague d'étanchéité, et dans lequel l'extrémité libre du soufflet soudé permet d'obtenir le joint de contact non soudé avec le logement externe.
- Agencement d'étanchéité selon la revendication1, dans lequel la coque de bague d'étanchéité et le logement externe sont métalliques, dans lequel l'extrémité fixe du soufflet soudé est soudée au logement externe, et dans lequel l'extrémité libre du soufflet soudé permet d'obtenir le joint de contact non soudé avec la coque de bague d'étanchéité.
- Agencement d'étanchéité pour réaliser l'étanchéité entre un arbre rotatif et un boîtier à travers lequel s'étend l'arbre rotatif, l'agencement d'étanchéité comprenant:
une bague d'accouplement portée par l'arbre de manière à tourner avec celui-ci;
une bague d'étanchéité composite incluant une coque de bague d'étanchéité et un insert d'étanchéité, la coque de bague d'étanchéité entourant un axe central et s'étendant le long de l'axe central depuis une première extrémité jusqu'à une deuxième extrémité opposée, l'insert d'étanchéité étant monté au niveau de la première extrémité de la coque de bague d'étanchéité, l'insert d'étanchéité présentant une face d'étanchéité orientée axialement vers l'extérieur depuis la coque de bague d'étanchéité, la face d'étanchéité étant adaptée pour former un joint dynamique par rapport à la bague d'accouplement, la coque de bague d'étanchéité incluant une bride radiale extérieure située dans une position intermédiaire entre les première et deuxième extrémités de la coque de bague d'étanchéité, la coque de bague d'étanchéité incluant une partie de piston, qui s'étend axialement entre la bride radiale externe et la deuxième extrémité de la coque de bague d'étanchéité;
un logement externe qui reçoit de manière télescopique la partie de piston de la coque de bague d'étanchéité de telle sorte qu'un mouvement coulissant axial relatif le long de l'axe central est autorisé entre le logement externe et la coque de bague d'étanchéité, le logement externe incluant un facteur de forme externe adapté pour être reçu à l'intérieur du boîtier;
au moins un ressort comprimé axialement entre la bride de la coque de bague d'étanchéité et le logement externe pour générer une force de ressort qui sollicite la coque de bague d'étanchéité et le logement externe axialement en les éloignant l'un de l'autre; et
un soufflet soudé qui entoure l'axe central, le soufflet soudé étant positionné à l'intérieur du logement externe et étant comprimé axialement entre une paroi d'extrémité définie par la partie de piston de la coque de bague d'étanchéité à la deuxième extrémité de la coque de bague d'étanchéité et une paroi d'extrémité définie par le logement externe, le soufflet soudé présentant une extrémité fixe et une extrémité libre opposée, l'extrémité fixe étant soudée à l'une des parois d'extrémité, et l'extrémité libre réalisant une étanchéité par contact statique non soudée avec l'autre des parois d'extrémité. - Agencement d'étanchéité selon la revendication12, dans lequel le boîtier contient un mélange d'huile et d'air.
- Agencement d'étanchéité, comprenant:
(a) un logement définissant une cavité;
(b) un joint composite incluant un insert de bague d'étanchéité et une coque de bague d'étanchéité;
(c) un agencement de sollicitation incluant une première extrémité et une deuxième extrémité, la deuxième extrémité étant disposée partiellement à l'intérieur de la cavité du logement, pour fournir une charge mécanique axiale, la première extrémité de l'agencement de sollicitation venant en butée contre la coque de bague d'étanchéité; et
(d) un soufflet disposé entre une paroi d'extrémité du logement et une paroi d'extrémité de la coque de bague d'étanchéité, le soufflet incluant une extrémité flottante libre et une extrémité soudée opposée, dans lequel l'extrémité soudée du soufflet est soudée à l'une de la paroi d'extrémité du logement ou de la paroi d'extrémité de la coque de bague d'étanchéité et l'extrémité flottante libre du soufflet entre en contact, sans être soudée, avec l'autre de la paroi d'extrémité du logement ou de la paroi d'extrémité de la coque de bague d'étanchéité. - Agencement d'étanchéité selon la revendication14, dans lequel l'extrémité flottante libre du soufflet forme un joint métal/métal non soudé avec le logement ou la coque de bague d'étanchéité.
- Agencement d'étanchéité selon la revendication14, dans lequel l'insert de bague d'étanchéité est adapté pour être ajusté par compression avec la coque de bague d'étanchéité.
- Agencement d'étanchéité selon la revendication16, dans lequel l'insert de bague d'étanchéité est composé d'un matériau de graphite de carbone.
- Agencement d'étanchéité selon la revendication14, dans lequel la coque de bague d'étanchéité est constituée de métal.
- Agencement d'étanchéité selon la revendication14, dans lequel le logement est constitué de métal.
- Agencement d'étanchéité selon la revendication14, dans lequel l'agencement de sollicitation est un ressort hélicoïdal.
- Agencement d'étanchéité selon la revendication14, dans lequel la coque de bague d'étanchéité inclut une bride radiale externe, et dans lequel l'agencement de sollicitation est comprimé entre la bride radiale externe et le logement.
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| GB8909289D0 (en) * | 1989-04-24 | 1989-06-07 | Crane John Uk Ltd | Mechanical face seals |
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| EP2886914A4 (fr) * | 2012-08-22 | 2016-07-27 | Eagle Ind Co Ltd | Dispositif de joint d'étanchéité mécanique double |
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-
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