LU81706A1 - Joints d'etancheite interfaciaux a jeu positif - Google Patents

Description

* * La présente invention concerne des joints d'étanchéité interraciaux radiaux à jeu positif servant à assurer l'étanchéité entre des éléments qui tournent l'un par rapport à l'autre, par exemple un arbre et un carter, pour limiter ou empêcher la fuite 5 d'un fluide d'une première région soumise à une pression relativement élevée vers une seconde région soumise à une pression relativement faible. La seconde région peut être sous dépression auquel cas la fuite éventuelle peut se produire à partir de l'atmosphère vers la région sous dépression.

10 Les joints d'étanchéité interfaciaux radiaux à jeu po sitif sont bien connus et les difficultés techniques suscitées par la réalisation d'un joint d'étanchéité satisfaisant ont été décrites dans divers articles, notamment "Inherently stable high pressure face seals" par J.P. O'Donoghue et G.K. Lewis 15 (British ïïydromeehanical Research Association) de novembre 1969 et "A revievr of positive clearance radial face seals" par J.P. O'Donoghue (BÏÏRA 1972).

Les joints d'étanchéité interfaciaux formant barrière ou tampon dans lesquels un fluide tampon est introduit dans le 20 joint d'étanchéité interfacial ou est extrait de celui-ci en un point du trajet de fuite qui existerait sinon entre la première et la seconde région, sont également connus. Un tel joint d'é-j; tanchéité formant barrière qui assure la séparation complète du fluide à confiner de manière étanche, par exemple en vue de sépa-25 rer un gaz toxique tel que du chlore de l'atmosphère, est décrit par H. Lindeboom dans ASME, article 67-PET-31 (septembre 1967)-Des joints d'étanchéité interfaciaux sont aussi décrits dans les brevets anglais n° 1.193-604 et 1.263-693«

Un joint d'étanchéité interfacial doit être stable 30 pon*1 fonctionner de manière satisfaisante. Un joint d'étanchéité interfacial opérant par poussée verticale hydrostatique et comprenant des faces présentant une géométrie en échelons ou une géométô inclinée pour garantir la stabilité propre du jeu entre les faces d'étanchéité du joint s'est avéré utile. Une telle géométrie yj des faces a jusqu'à présent été obtenue par un usinage soigné d'une face d'étanchéité selon une configuration en échelon ou inclinée souhaitée conforme aux conditions de fonctionnement.

L'invention a pour but de procurer un joint d'étanchéité interfacial radial qui évite la nécessité d'usiner une 40 face d'étanchéité selon une forme en échelons ou inclinée avec pré- 2 cision. L'invention a aussi pour "but de procurer un joint d'étan- y chéité interfacial radial dont le film prévu entre les faces présenté une fermeté accrue tant dans le mode de déplacement axial que dans le mode d’inclinaison.

5 Suivant l'invention, un joint d'étanchéité interfacial radial à‘jeu positif est caractérisé en ce qu'au moins un de ses deux faces d'étanchéité opposées comprend un élément sollicité élastiquement ou élastique pouvant fléchir sous l'effet de la pression, qui fléchit, dans des conditions de fonctionnement de 10 régime permanent, de manière à former, entre les faces d'étanchéité, un jeu qui converge dans le sens radial vers la zone d'aval du joint d'étanchéité, la flexion se modifiant avec les variations des conditions de fonctionnement d'une manière tendant à rétablir le jeu de régime permanent. L'élément pouvant fléchir peut pro-15 duire une convergence de la configuration inclinée ou en échelons.

Le joint d'étanchéité interfacial conforme à l'invention fournit, en fonctionnement, un film de fluide continu entre les faces d'étanchéité qui présente une fermeté considérable et qui, lors d'un fonctionnement en régime permanent, empêche les faces 20 d'étanchéité d'entrer en contact l'une avec l'autre. La flexion de 1’élément pouvant fléchir appartenant à une face d’étanchéité, qui résulte de la modification de la répartition de la pression entre les faces améliore la fermeté du film de fluide (c’est-à-1 dire le taux de variation de 1’épaisseur du film de fluide par 25 rapport a la charge) entre les faces par rapport a celle du film présent entre des faces d’étanchéité ayant un degré. d’inclinaison fixe de même importance.

Grâce à l'invention, il n'est plus nécessaire d'usiner avec précision une face d'étanchéité selon une forme en échelons ou inclinée; les deux faces d'étanchéité peuvent être usinées 30 à plat dans le sens radial, ce qui constitue une opération rela-* . tivement simple.

De plus, la déformation élastique due aux charges de ' pression de fluide, que l'on rencontre avec des joints d'étanché-· ité interfaciaux conformes à l'invention,peut supplanter les ef-‘ 35 fets appartenant à la dynamique des fluides d'us à la déformation thermique des éléments; en d’autres termes, le .joint d’étanchéité est auto-compensateur pour les effets de la déformation thermique.

Des joints d’étanchéité interfaciaux conformes à l'invention peuvent être utilisés pour limiter les fuites d'un fluide 4-0 sous haute pression vers une zone sous une pression moindre ou 3 peuvent aussi comprendre des moyens pour introduire un fluide tampcn dans le passage d’écoulement ou pour l’en extraire en vue d’assurer une séparation complète de fluides qui peuvent être toxiques, très inflammables ou dangereux d’une autre manière en cas de fuite.

5 Des formes d’exécution de l’invention seront décrites ci-après, à titre d’exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: la Fig. 1 est une vue générale d’une première forme d’exécution d’un joint d’étanchéité interfacial conforme à 1’invention; 10 La Fig. 2 est une vue d’une partie de la Fig. 1, à plus grande échelle; la Fig. 3 est un diagramme de la variation de pression sur les faces d’étanchéité représentées sur la Fig. 2; la Fig. b est un diagramme illustrant les effets d’une 15 diminution du jeu entre les faces d’étanchéité sur la variation de pression; la Fig. 5 illustre une variante de joint d’étanchéité interfacial conforme à l’invention dans des conditions de fonctionnement ; 20 la Fig. 6 illustre une autre forme d’exécution d’un joint d’étanchéité interfacial conforme à l’invention; la Fig. 7 illustre le joint d’étanchéité de la Fig. 6 dans des conditions de fonctionnement; l la Fig. 8 illustre une autre forme d’exécution d’un 25 joint d’étanchéité interfacial conforme à l’invention; les Fig. 9 à ïb illustrent d’autres formes d’exécution du joint d’étanchéité interfacial conforme à l’invention, dans des conditions de fonctionnement; les Fig. lh-a et l^b sont des vues de détail se rappor-30 tant ä la Fig. 14; - la Fig. 15 illustre une forme d’exécution d’un joint d’étanchéité interfacial conforme à l’invention, utilisant un fluide tampon; la Fig. 16 illustre un diagramme de la variation de 35 pression sur les faces d’étanchéité de la Fig. 15 ainsi que les effets d’une diminution du jeu entre les faces d*étanchéité sur la variation de pression et les Fig. 17 et 18 illustrent des formes de joint d’étanchéité interfacial qui sont des variantes de celle représentée - hO sur la Fig. 153 dans des conditions de fonctionnement.

La structure représentée sur la Fig. 1 comprend un * carter 11 présentant une ouverture circulaire traversée par un arbre rotatif 12. Le dispositif d;étanchéité est destiné à limiter les fuites du fluide contenu dans une première région sous haute 5 pression 13, vers une seconde région sous basse pression ib.

Une bague 16, comportant une bride radiale 17, est montée sur 1*arbre de manière à tourner avec lui. A cet effet, une cheville ou une clavette 18 est prévue et un anneau d' étanchéité flexible 19 est comprimé dans une gorge de la bague pour arrêter les » 10 fuites de fluide entre l'arbre 12 et la bague 16.

Le carter 11 présente un échelon. Un contre-plateau annulaire 20 comprenant une partie cylindrique 21 et une bride radiale 2b, entoure l'arbre 12 et sa partie de petit diamètre 21 est en contact étanche avec la partie de petit diamètre du carter 11 par " 15 l'intermédiaire de deux anneaux d'étanchéité flexibles 23. Le contre- plateau est empêché de tourner par rapport au carter 11 par une cheville 26, mais peut se déplacer axialement sur une distance limitée par rapport à celui-ci. La face droite de la bride 2b (vue sur la Fig.l) est plane et constitue la face d’étanchéité fixe 25 du joint 20 d'étanchéité. Le contre-plateau 20 présente un alésage central 27 communiquant avec la région 13, la périphérie radialement externe de l'extrémité de l'alésage 27 éloignée de la région 13 formant la périphérie radialement interne de la face d'étanchéité 25.

La bague 16 et le contre-plat eau 20 peuvent tourner l’un 25 par rapport à l'autre et peuvent aussi se déplacer axialement l'un par rapport à l'autre. On comprendra que le fluide sous haute prèss±>n contenu dans la région 13 sollicite le conrre-plateau vers la droite aux dessins . S’il le faut, le contre-plateau peut également être sollicité élas-tiquement dans le même sens, par des ressorts faibles.

30 La face gauche de la bague 16, sur la Fig. 1, présente une gorge annulaire large et profonde 28 qui est fermée par un mince élément métallique annulaire élastique 29. Ce dernier est reçu dans une feuillure ménagée dans la bague au niveau de son diamètre intérieur et est fixée à la bague, par exemple par des — 35 vis, près de sa périphérie externe. L'élément 29 forme donc l'autre face d'étanchéité 3^ destinée à coopérer avec la face 25. La gorge 28 est raccordée par un passage 31 à la région sous bas.se pression l*t.

Les faces d'étanchéité 25 et 30 sont planes et peuvent

kO

5 être rodées jusqu'à un poli de l'ordre de 0,2 micron en valeur quadratique moyenne sur le contre-plateau massif homogène et sur l'élément élastique 29· L'usinage de l'élément 29 peut produire un certain "retrait élastique" de sorte qu’il n’est pas'nécessaire 5 que l’élément' soit exactement plat lors de son installation.

L’agencement décrit définit donc deux aires de faces d’étanchéité opposées coopérantes désignées en A.

Comme la pression du fluide confiné de manière étanche dans la région 15 est supérieure à celle du fluide présent dans 10 la région sous basse pression 14-, il se produit un écoulement i vers l'extérieur du fluide confiné de manière étanche à partir de l'alésage 27 sur les aires de faces d'étanchéité A. Etant donné que l'alésage 27 est opposé à la partie radialement interne de -- la gorge 28 prévue dans la bague 16, une zone annulaire de haute 15 pression agit' sur la face 30, et étant donné que la pression entre les aires de faces d'étanchéité A varient à partir de la haute pression au niveau de la périphérie interne vers la basse pression au niveau de la périphérie externe des aires A, l'élément métallique élastique 29 fléchit, comme indiqué sur la Eig. 2, pour produire, 20 sur les aires'de faces d’étanchéité A, un espace annulaire qui converge vers l’extérieur et qui présente une configuration inclinée.

s La convergence du jeu entre les faces d'étanchéité 25, 30, c'est-à-dire à partir de la périphérie interne des aires 25 A vers leur périphérie externe (qui définit le jeu minimum) est au maximum de 10:1 et ne dépasse pas de préférence 3:1. La convergence est définie comme étant le rapport du jeu à l'endroit où il est maximum entre les aires de faces d'étanchéité A opposées au jeu minimum entre les aires de faces d'étanchéité A opposées.

30 Le jeu minimum entre les faces 25, 30 en fonctionnement ne dépasse pas 0,25 mm et de préférence pas 0,02 mm.

Par conséquent, si le jeu minimum en fonctionnement est de 0,1 mm, le jeu maximum (au niveau du bord radialement intérieur de la face 25) ne dépasse pas 1,0 mm et de préférence pas 0,3 mm. 35 11 est à noter que le chanfrein entre l'alésage 27 et la face 25 ne fait pas partie de la face d'étanchéité-pas plus que la partie de la face 30 dont le diamètre est supérieur à celui de la face 25. Le chanfrein pourrait être remplacé par un échelon ou par une feuillure au niveau de la périphérie interne, qui ne ferait pas 40 partie de la face d'étanchéité. De plus, une feuiLlure pourrait être 6 prévue au niveau de la périphérie externe de la face 30, par exemple pour recevoir des boulons ou des organes analogues, qui ne font pas non plus partie de la face d'étanchéité.

La pression de fluide agissant sur la face d'étanché-5 ité 25 du contre-plateau dans des conditions de régime permanent est indiquée par la courbe Pp sur la Pig . 3*, la pression de fluide confinée de manière étanche dans la région 13 est désignée par P1 et la pression dans la seconde région 14 est désignée par Ceci produit une charge hydrostatique intervenant pour déplacer 10 le contre-plateau 20 vers la gauche sur la Pig. 1, à l’encontre de Ha charge produite par la pression du fluide confiné de manière étanche dans la région 13 et par les ressorts (éventuels) agissant sur l'extrémité gauche de la partie de petit diamètre 21 du contre-plateau. Ainsi, pourvu que la fermeté du film de fluide 15 (c'est-à-dire le taux de variation de l'épaisseur du film.de fluide par rapport à la charge) entre les faces d'étanchéité 25, 30 soit suffisante,lors d'un déplacement axial de la bague 16 par rapport au contre-plateau 20 (par exemple par suite d'un manque de perpendicularité de la bague sur l'arbre),pour surmon-20 ter les forces d'inertie et d'amortissement qui s'exercent sur le contre-plateau, le jeu entre la périphérie externe des aires A du contre-plateau · et l’élément' 29 régit les positions relatives du contre-plateau 20 et de la bague 16.

La I?ig. 4 illustre l'effet d'une diminution locale du 25 jeu entre les faces d'étanchéité 25, 30 (c'est-à-dire l'effet de la bague 16 et du contre-plateau 20 qui se rapprochent l'un de l'autre d'un bloc, ou en un point de la circonférence par suite d'une inclinaison). Ceci produit une augmentation de la pression sur les aires appropriées A des faces d’étanchéité 30 cbopérantes 25? 30 par suite d’une convergence accrue. Cette, augmentation de pression fait à son tour fléchir l'élément élastique 29 davantage dans la gorge 28 (comme le montre la Pig. 4) pour produire un jeu Incliné présentant une plus forte convergence. La pression sur les aires A augmente par conséquent davantage, com-35 me indiqué par la .courbe P·^, augmentant donc la charge tendant à séparer les faces d'étanchéité 25, 30« La charge agissant sur l'extrémité gauche du contre-plateau, qui tend à diminuer 1s jeu, reste inchangée et le jeu tend par conséquent à revenir à sa valeur initiale. Par conséquent, l'utilisation de l'élément 40 élastique 29 permet de satisfaire au critère essentiel d'une ten- 7 dance a la stabilité du jeu entre les faces d'étanchéité.

Une variante est représentée sur la Fig. 5 dans laquelle un élément élastique annulaire 129 fait partie d'un contre-plateau 120 comportant un alésage 127, l'élément élastique com-5 portant une face d'étanchéité 125 et la bague 116 une face d'étanchéité radiale plane 130 sur sa bride 117, formant une paire d'aires de faces d'étanchéité A.

La partie de grand diamètre 124· du contre-plateau présente une bride radiale 136 qui, au niveau de son diamètre exté-10 rieur, comporte une partie cylindrique extérieure 137 qui s'é-, tend vers la face d'étanchéité 130. La périphérie extérieure de l'élément annulaire est fixée à l'extrémité libre de la partie 137; l’élément 129 s'étend vers l'intérieur à partir de cette extrémité et, en l'absence de pression , sa face 15 125 se trouve dans un plan radial qui a été usiné à plat pendant la fabrication. Cependant, en fonctionnement, l'élément 129 fléchit, sa périphérie interne divergeant à partir de la face d'étanchéité 130 opposée. La périphérie interne de l'élément 129 présente une bride cylindrique 139 dont l'extrémité 20 libre est en contact étanche avec la base de la bride 136 par l'intermédiaire d'un anneau d'étanchéité flexible 14-0. L'espace clos 14-1 ainsi formé est raccordé à la région sous basse pression 14· par des lumières 142. Ainsi, en fonctionnement, le passage d'écoulement entre les aires de faces d'étanchéité A s'incline 25 et converge dans la direction de l'écoulement du fluide entre elles.Ce joint fonctionne de la même manière que celui delà forme d'exécution de la Fig. 1. Si le jeu minimum au niveau de la périphérie externe de la face 125 est réduit, la pression entre les faces d'étanchéité augmente, la périphérie interne de l'élément . 30 129 fléchit vers la gauche et une charge finale accrue est exer cée sur l'extrémité droite du contre-plateau 120. Comme la charge d'extrémité gauche exercée sur le contre-plateau reste inchangée, le contre-plateau se déplace vers la gauche, rétablissant le jeu.

35 'Une autre forme d'exécution est représentée sur les

Fig. 6 et 7. Dans ce cas, le contre-plateau 20 est le même que celui représenté sur la Fig. 1. L'élément élastique comprend un anneau 229 en un élastomère flexible logé dans une feuillure 128 prévue dans la bague 216. Lorsqu'il n'est pas comprimé, l'an-4 40 neau 229 est de section transversale rectangulaire et sa face 8 d’étanchéité 230 est radiale.

Pendant un fonctionnement en régime permanent, la répartition de la pression entre les aires de faces d’étanchéité A. opposées est semblable à celle représentée sur la Pig. 3 etjlors-5 que l’ameaü 229 est soumis à cette répartition de pression, son épais-seur varie à partir d’une valeur minimum en face de la périphérie interne de la face d’étanchéité 25 vers une valeur légèrement accrue au niveau de sa propre périphérie interne 232 et, dans le sens radial opposé, vers un maximum au niveau de sa périphé-10 rie externe 233, comme le montre la Pig. 7. Le jeu entre les faces d’étanchéité 25, 230 converge donc dans le sens de l'écoulement du fluide sur les aires de faces d'étanchéité A entre l’alésage 27 et la périphérie externe de la face 25.

La déformation de l'anneau 229 peut entraîner une 15 augmentation de son diamètre extérieur, comme le montre la Pig. 7-Cependant, comme la face d’étanchéité 25 du contre-plateau 20 est radiale, si la périphérie externe de l’anneau 229 a un diamètre supérieur à celui de la face 25, le jeu minimum se présente au niveau du diamètre extérieur de la face 25. 20 Si une variation du jeu minimum se produit, la flexion de la face avant 230 de l’anneau 229 varie, comme l’élément élastique 29 des Pig. 1 à 4, et modifie la convergence dans un sens tendant à ramener le jeu à sa valeur initiale, entraînant f des conditions de fonctionnement stables.

25 La Pig. 8 illustre une variante dans laquelle la bride 417 de la bague 416 présente un gorge 428 qui communique avec l’alésage 427 du contre-plateau 420 et la face d'étanchéité 425 du contre-plat eau présente une feuillure dans, laquelle est collé un élément élastique 429 qui a la forme d’un épais anneau en 30 matière élastomère. Oet anneau, au niveau de sa périphérie interne, chevauche la gorge annulaire 428 et ainsi l'élément 429 fléchit et est déformé, comme l'élément élastique 229 des Pig. 6 et 7 par la pression qui s’exerce entre les faces d'étanchéité 425 , 430, la flexion maximum se situant près de sa périphérie — 35 interne. Dans cette forme d'exécution, les aires de faces d'é tanchéité A opposées vont de la périphérie externe de la gorge 428 au bord extérieur de la bride 417 et de l'élément 429.

Dans la forme d'exécution de la Pig. 9, le passage entre les faces d'étanchéité 25 et 530 est, en fonctionnement, 40 échelonné plutôt que incliné. Dans cette forme d'exécution, le 9 contre-plateau 20 est identique à celui de la 3?ig. 1. La "bride radiale 517 de la "bague 516 présente une large gorge annulaire 528 qui reçoit un piston annulaire 529 qui est sollicité élas-tiquement par une série de ressorts hélicoïdaux 532 disposés au-5 tour de la gorge. Le piston 529 constitue un élément pouvant fléchir. L'agencement est tel que les ressorts 532 n'amènent pas la face d'extrémité du piston 529 à dépasser la face d'extrémité de la "bride 517 qui entoure le piston. Un arrêt mécanique peut être prévu, si on le souhaite. Un élément annulaire 536 10 en matière flexible, par exemple en polytétrafluoroéthylène, est fixé à la face d'extrémité du piston et aux faces adjacentes de la "bride 517 et de la "bague 516 pour empêcher toute fuite de fluide à partir de la région sous haute pression 13 entre le piston 529 les parois de la gorge 528 et par conséquent par 15 l'intermédiaire des évents 531 dans la région sous basse pression 14. L'élément d'étanchéité 536 forme la face d'étanchéité 530 qui, lorsqu'elle n'est pas soumise à une pression de fluide, fournit une aire de face d'étanchéité A qui est plane.

Pendant le fonctionnement, un gradient de pression 20 existe entre les aires de. faces d'étanchéité A à partir de la région sous haute pression 13 vers la région sous basse pression 14. La pression moyenne agissant par l'intermédiaire de l'élément d'étanchéité 536 sur la face d'extrémité du piston 529 * est supérieure à la pression régnant dans l'espace 14 et fait 25 donc fléchir le piston 529 à l'encontre de la sollicitation des ressorts 552 de sorte que le passage entre les aires de faces d'étanchéité A opposées a une configuration en échelon et converge dans le sens de l'écoulement du fluide.

Une variation du jeu minimum entre les faces d'étan-30 chéité produit une variation de la flexion du piston d'une manière tendant à rétablir le jeu minimum à sa valeur de régime permanent. Dans cette forme d'exécution, le piston 529 peut ne pas fléchir en un point de sa circonférence lorsqu'une inclinaison relative se produit entre la bague 516 et le 55 contre-plateau 20. néanmoins, un couple de rappel est produit et est dû à la plus forte convergence du passage d'écoulement à l'endroit où la bague 516 st le contre-plateau 20 s’approchent l'un de l'autre et à la moindre convergence à l’endroit diamétralement opposé du joint d’étanchéité.

40 Sur la lig. 10, la bague comporte une bride radia- 10 le 717 présentant une face d'étanchéité 730 et peut être exactement telle que décrite avec référence à la Fig. 5. Dans cette forme d'exécution, la région de fluide confiné sous haute pression 13 communique avec la périphérie externe des faces d'étan-5 chéité, la région sous "basse pression 14 communiquant avec la périphérie interne des faces d'étanchéité par l'intermédiaire de l'alésage 727 du contre-plateau 720. Un piston annulaire 729 est monté sur la partie radialement interne 721 du contre-plateau et l'entoure. Un goint d'étanchéité 723 est prévu entre la par-10 tie 721 et le carter 11, et une cheville 26 sert à empêcher sa rotation. L'espace 731 entre la partie 721 et le piston 729 est raccordé par un passage 7d5jL à l'alésage 727? de manière à se trouver à la "basse pression de la région 14. Une série de ressorts hélicoïdaux 732 est logée dans des alvéoles qui se 15 font face dans les parties 721 et 729, dans l'espace 731, et sollicite le piston annulaire 729 vers la droite. ' La périphérie interne échelonnée du piston peut coulisser sur une face cylindrique coopérante de la partie 721 et son étanchéité aux fuites est assurée au moyen d’un joint d’étanchéité 20 annulaire 733. Le piston annulaire 729 comporte une plaque d'arrêt 734 qui y est attachée et qui vient "buter contre une "bride 735 prévue sur la partie 721 pour limiter le déplacement du pis-f ton 729 vers la droite.

Les faces d'extrémité droite de la partie 721 et du 25 piston 729 sont planes et disposées dans un même plan lorsque la plaque d'arrêt 734 vient "buter contre la bride 735· Un élément d'étanchéité annulaire 736 est fixé à ces faces et constitue une des aires de faces d'étanchéité A.

En fonctionnement, il se produit un écoulement de 30 fluide vers l'intérieur entre les aires de faces d'étanchéité A opposées . à partir de la région sous haute pression 13 vers la région sous basse pression 14.

Un gradient de pression entre les aires de faces A va d'une pression maximum au niveau de la périphérie externe jus-35 qu'à une pression minimum au niveau de la périphérie interne. La pression élevée près de la périphérie externe force le piston à se déplacer vers la gauche, comprimant les ressorts 752 et amenant l'élément d'étanchéité 736 à prendre une forme en échelon. Etant donné qu^ fonctionnement, il existe toujours un j eu plus impor-40 tarit entre les parties des aires de face A opposées formées par 11 , l’élément d’étanchéité 736 à l'endroit où il est fixé au piston 729 qu'entre des parties des aires de faces A formées par l'élément d'étanchéité à l'endroit où il est fixé à la partie interne 721 du contre-plateau, ces dernières parties régissent le jeu mini-5 mum entre les faces d'étanchéité 7255 730. Le piston 729 constitue un élément pouvant fléchir qui, lorsqu'il fléchit sous l'effet de la pression de fluide, augmente l'intervalle séparant la partie externe des aires de faces A si le jeu minimum diminue, augmentant ainsi la pression entre ces aires et exer— 10 çant une force de séparation visant à rétablir l'intervalle initial.

L'aire du côté droit du piston 729 qui est soumise à une pression moyenne moins élevée que le côté gauche de la ré-·= gion de la plaque d’arrêt 73^? est dimensionnée par rapport à 15 l'aire dè son côté gauche et compte tenu de la pression faible dans l'espace 731 agissant sur la partie interne du côté gauche du piston, d’une manière telle que la force nette due aux pressions tende à déplacer le piston'729 vers la gauche à l’encontre de la sollicitation des ressorts 732.

20 Par conséquent, dans ce système, le jeu entre les faces d'étanchéité 725? 730 est également réglé et le débit allant'de la région 13 soumis a la pression plus élevée vers la région lit ^ soumise à la pression moins élevée est limité .

La Pig. 11 illustre une autre forme d'exécution du 25 joint d'étanchéité interfacial dont le passage entre les faces d'étanchéité 825 et 830 est, en fonctionnement, à nouveau échelonné. Dans cette forme d'exécution, la bague 816 sur l'arbre 12 comporte une bride radiale plane 817 présentant une . 'face d’étanchéité 830.

30 Le contre-plateau 820 comporte une partie de plus petit diamètre 821 qui présente un alésage 827 et qui est en contact étanche avec le carter 11 par des joints d'étanchéité 823-La partie <te grand diamètre 82*+ du contre-plateau constitue une partie d’une face d'étanchéité 825. Une zone annulaire 827a est en com-35 muni cation avec l'alésage 827 et deux aires de faces d’étarrhéite A. opposées sont disposées radiaiement à l'extérieur de la zone 827a.

L'élément pouvant fléchir est à nouveau formé par un piston annulaire 829 sollicité par une série de ressortshélicoï-40 daux 832, un élément d'étanchéité annulaire 842 étant fixé à la 12 face droite du piston 829 et dans une feuillure ménagée dans la face d'extrémité droite de la partie de grand diamètre 824. Le piston 829 est de section échelonnée et est logé dans une gorge annulaire échelonnée 828 et les ressorts 832 sont logés dans 5 des alvéoles adéquats prévus dans la partie de grand diamètre 824 du contre-plateau et dans le piston 829. L'élément d'étanchéité 842, qui est de préférence en polytétrafluoroéthylène, fournit une face d'étanchéité 823 qui, lorsqu'elle n'est pas soumise à une pression de fluide, est plane. Pour éviter que la face 10 droite 825 C sur la Fig. 11) de. 1;élément d’étanchéité prévu sur' le piston 829 dépasse la face correspondante 825 de l'élément d'étanchéité sur la partie 824 du contre-plateau pendant le fonctionnement, on règle les forces de pression et de - ressorts ou, s'il le faut, on prévoit un arrêt mécanique comprenant 15 des organes d'arrêt coopérants 835, 834 respectivement sur le piston 829 et sur la partie de grand diamètre 824 du contre-plateau.

La partie de petit diamètre 836 de la gorge· 828 est raccordée par des lumières 837 à. l’alésage 827 et donc le côté 20 gauche de la partie de petit diamètre du piston 839 est sollicité par la pression élevée de la région 13. La partie de grand diamètre 839 de la gorge est raccordée par des lumières 840 à la ( région 14 soumise à une faible pression et le côté gauche de la partie de grand diamètre 843 du piston est donc soumis à une 25 faible pression.

Un élément d'étanchéité 841 est prévu entre la partie de petit diamètre du piston 829 et la partie correspondante de la gorge 836, pour empêcher toute fuite de l'intérieur de la partie 836 vers la région 14. La partie de l'élément d'étanchéité 842 30 comprise entre la partie de grand diamètre 843 du piston et la partie correspondante 824 du contre-plateau empêche toute fuite de fluide à partir de la région sous haute pression 13 entre le piston 829 et la partie 824 dvers la région 14 par 1Jintermédiaire de l’espace 839 et de la lumière 840.

33 Oet agencement fournit deux aires de faces d'étanchéi té A opposées délimitant, en fonctionnement, un passage &*écoulement présentant un profil en échelon variable et convergeant dans le sens de l'écoulement. On obtient donc un gradient de pression sur les aires de faces k entre l'alésage 827 et la rê-4o gion 14 soumise à faible pression au niveau de la périphérie 13 externe des faces 825, 830. Le jeu minimum s'établit entre les périphéries externes de ces faces 825, 830 et règle donc l'écartement des faces..

Comme le montre la Fig. 12, le contre-plateau 920 5 comporte une partie radïalement interne 921 qui est montée de manière étanche dans le carter 11 au moyen d'un anneau d'étanchéité 23 et qui est empêchée de tourner par rapport au carter au moyen de la cheville 26 qui s'engage dans les deux brides 924.

Un anneau 924a fait partie du contre-plat eau et forme une face 10 d’étanchéité 925 qui va de la périphérie externe d'un alséage 927 prévu dans le contre-plateau jusqu'au bord extérieur de l'anneau 924a.

Une bague constituée d'une tête de rotor comprenant un anneau 916 présentant un échelon 943, et d’un élément 929 qui y 15 est fixé par des boulons 946 et qui constitue un élément pouvant fléchir est entraîné à partir de l'arbre 12 au moyen d'une membrane annulaire 944 fixée à une partie de^ prolongement 945 de l'anneau 916 et à une bague de montage 9164 fixée à l'arbre par un boulon 918 et ajustée de manière étanche sur l'arbre par l'an-20 neau d'étanchéité 19· L'élément 929 présente une large gorge annulaire 923 formée par' les anneaux intérieur et extérieur rigides 9294 et 929B respectivement reliés par un élément élastique 9290, et fermée par le corps 917 de l'anneau 916. La face ^ gauche de l'élément 929, lorsqu'elle n'est pas soumise à une 25 pression de fluide, est plane et forme une face d'étanchéité 930. L'anneau intérieur 9294 comporte une partie cylindrique 947 qui est montée de manière étanche contre l'anneau 916 par un anneau d'étanchéité 941.

La partie 947 comporte un alésage central 922 commu-30 niquant avec la haute pression présente dans l'alésage 927 de sorte que l’échelon 943 de l'anneau 916 et la face d'extrémité 948 de la partie 947, ainsi que la membrane 944 sont exposés à la haute pression de la région 13· La gorge 928 communique avec la région sous basse pression 14 par l'intermédiaire des lumières 35 931. Une faible pression seulement agit donc sur la face droite de l'élément élastique 9298* Gomme l'anneau 916 est monté au moyen de la membrane 944 et comme la face droite de l'échelon 943 et la face 948 sont exposées à la haute pression, l'anneau 916 est sollicité hydrauliquement vers la gauche. De plus, la haute 40 pression agit aussi sur la partie de la membrane 944 comprise en- 14 tre l’anneau 916 et la bague 916A. La charge nette agissant vers la gauche sur l'extrémité droite de l'anneau 916, 929 est, grâce à une sélection adéquate des aires utilisées, égale à la charge agissant vers la droite sur l'extrémité gauche du contre-5 plateau 920.

Les aires sont choisies de la manière suivante: L est la dimension radiale correspondant à l'aire A des faces d'étanchéité coopérantes 925, 930.

X est la dimension radiale correspondant à l'aire net-10 te du contre-plateau 920 exposé à la haute pression régnant dans la région 13 et tendant à solliciter la face d'étanchéité 925 vers la droite. De plus, suivant une particularité de l'invention, X doit aussi être la dimension radiale correspondant à l'aire nette équivalente sur laquelle la haute pression agit 15 pour exercer une force sur l'anneau 916 et sur la partie 94? afin de solliciter la face d'étanchéité 930 vers la gauche. Le terme "équivalent" est utilisé pour tenir compte du fait que la force agissant vers la droite sur l'anneau 916 par l'intermédiaire de la membrane 944 est équilibrée par la force agissant vers la gau-20 ehe sur 1 ' aire de 1 ' échelon 943 non incluse dans 1 ' aire délimitée par la dimension X-.

z est la dimension radiale correspondant à l'aire nette de la face 948 sur laquelle la haute pression dans l'alésage 922 * agit vers la gauche sur la partie 947- 25 îhr conséquent, suivant une particularité de l'invention, L> i. > z et X est de préférence égal environ au deux tiers de L et z environ à la moitié de L, pour maximaliser la fermeté du film de fluide entre les aires de faces d'étanchéité A.

La force due à la pression agissant sur l'aire nette 30 représentée par la dimension z sollicite la partie 929A vers la ; gauche. Puisque 1 y z, X—z est positif et représente la force agissant par l'intermédiaire de l'anneau 916 pour solliciter vers la gauche la partie de l'anneau extérieur 929B qui fait partie des aires de faces d'étanchéité A coopérantes. Comme une diminu-35 tion de pression se produit à partir de la haute.pression de la région 15 au niveau de la périphérie interne des aines de faces «' d'étanchéité A vers la basse pression de la région 14 au. niveau de la périphérie externe, et comme les forces axiales sont en équilibre, un moment dirigé dans le sens contraire à celui des 40 aiguilles de la montre est exercé sur l'élément élastique 929C et 15 * le jeu existant entre la face 93° de l’anneau extérieur 929B et laihce 925 de l'anneau 924·, en fonctionnement, est par conséquent inférieur à celui existant entre la face 93Ο de l’anneau intérieur 929A et la face 925- De plus, le degré de flexion n'est régi que par 5 les charges de pression et par la raideur de l'élément élastique 929C et aucun ressort supplémentaire n'est requis. Les aires de faces d'étanchéité A opposées sont formées par la totalité de la face d'étanchéité 925 de l'anneau 924A et par la partie de la face d'étanchéité 930 qui est immédiatement opposée et ne s’étendent 10 pas au-delà des diamètres intérieur et extérieur de la face d'étanchéité 925-

Sur la iig. 13, le joint d'étanchéité interracial est monté à l'intérieur du carter 11 et le sens de l'écoulement à partir de la région sous haute preæion. 13 vers la région sous basse 15 pression 14- est dirigé radialement vers l'intérieur vers l'arbre 12, c'est-à-dire dans un sens opposé à celui de la Fig. 12. Cette forme d'exécution est semblable sous certains rapports à celle de la Fig. 12, la bague 1116 étant montée de manière à tourner avec l'arbre 12 et étant à même de se déplacer axiale-20 ment sur une distance limitée par rapport à celui-ci, au moyen d'un élément de montage 1116A fixé à l'arbre par une vis 1118, et le contre-plateau 1120 étant empêché de tourner par rapport au carter au moyen d'une cheville 1126. Le contre-plateau 1120 est monté de manière étanche dans le carter par l'anneau d'étanchéité 25 23 et peut se déplacer axialement sur une distance limitée par rapport à celui-ci. La partie de grand diamètre 1124- du contre-plateau 1120 fournit une face d'étanchéité 1125. La partie de montage 1116A est adaptée de manière étanche à l'arbre 12 et à . une partie de prolongement de plus grand diamètre 1145 de la ba-50 gue 1116 par des anneaux d'étanchéité 19 et 1149 respectivement.

La bague 1116 comporte un organe 1129 constituant un élément pouvant fléchir et présentant une face d'étanchéité 1130 qui, lorsqu'elle n'est pas soumise à une pression de fluide, est plane, et qui constitue avec la partie de la face d'étanchéité 1125 qui 55 lui est opposée, deux aires de faces d'étanchéité A opposées.

1* organe 1129 comporte des anneaux rigides intérieur et extérieur 1123A et II293 respectivement, reliés par un élément élastique II29C. L'anneau 1129A est fixé· à la partie 1117 de la bague par ' exemple par des boulons tels que 1146.L’organe 1129 présente, en 40 face de l’élément élastique 1129C, une large gorge annulaire 1128 qui est 16 en communication avec la région sens tasse pression 14 par l'intermédiaire d'un passage 1131 et qui est fermée par la partie 1117 de la "bague et isolée de manière étanche de la haute pression de la région 13 au moyen d'un anneau d'étanchéité 1141 intercalé 5 entre une partie cylindrique 1147 de l'anneau 1129B et la partie 1145 de la bague.

La bague 1116 est soumise à une charge préalable Λ déterminée par l'expression L^ L > z, mentionnée plus haut avec référence à la Fig. 12, ces dimensions étant prises à partir d'une 10 ügB axiale 11^0 représentant le diamètre extérieur des aires de faces d'étanchéité A. La référence z représente une charge préalable exercée sur la face de pression 1148 de la partie cylindrique 1147 de l'anneau 1129B et L· - z est une force qui agit sur la-face de pression 1143 de la partie 1145 de la bague, divisant 15 ainsi les forces transmises aux aires de faces d’étanchéité A et produites par la haute pression de la région .13 agissant sur la bague. En fonctionnement, l'élément élastique 11290 de l'organe 1129 fléchit, comme indiqué aux dessins, pour former un passage qui converge radialement vers l'intérieur dans le sens de l'é-20 coulement à partir de la région soushaÉe pression 13 vers la région sous basse pression 1*+.

Une particularité de l'invention consiste à réaliser au moins une des faces d'étanchéité en une matière qui puisse être attaquée par abrasion ou être usée sans dommage sérieux. Une 25 matière à même de s'user est le carbone. Si une seule face est faite d'une telle matière, l'autre face d'étanchéité peut être faite d'une matière résistant à l'usure, par exemple un métal dur adéquat ou une matière céramique. En adoptant cette particularité de l'invention, on peut compenser les imperfections de la 30 fabrication, du montage et de la mise en oeuvre du joint d'étan-' chéité par une usure de la ou des faces d'étanchéité jusqu'à la forme correcte par une opération de "rodage"

Cette particularité de l'invention est incorporée à ~ 35 la forme d'exécution de la Fig. 14 à laqaelle on ss référera maintenant.

Sur la Fig. 14, une bague 1016 comportant une bride radiale 1017 est montée sur l'arbre 12 de manière à tourner avec lui au moyen d'une cheville ou d'une clavette 1018 fixée à un 4-0 organe de montage 1016A fixé lui-même à l'arbre 12. L'étanchéité 17 de la "bague 1016 par rapport à l'arbre 12 est assurée par un anneau d'étanchéité 1019 arrêtant les fuites de fluide de la région 13 vers la région 14, entre l'arbre 12 et la bague 1016, laquelle est sollicitée mécaniquement vers la gauche (comme le montre le des-3 sin) au moyen d'un anneau 1049 qui agit entre l'anneau d'étanchéité 1019 et l'organe de montage 1016A.

Un contre-plateau annulaire 1020,,comportant un alésage central 1027 en communication avec la région sous haute pression 13 entoure l'arbre 12 et a une section transversale en substance 10 en L dont la partie de petit diamètre 1021 est engagée dahs 1'intervalle annulaire séparant le carter 11 et l'arbre 12. Dans le contre-plateau 1020 se trouve un élément en L pouvant fléchir qui a la forme d'un anneau en carbone 1039 supporté axialement et positionné radialement au niveau de sa périphérie externe par le 15 centre-plateau 1020 et présentant un prolongement cylindrique 1048 pouvant coulisser dans la partie 1021 du contre-plateau.L' anneau en carbone et le contre-plateau sont aussi reliés l'un à l'autre pour empêcher un mouvement de rotation relatif. La bague 1016 et le contre-plateau 1020 peuvent tourner l'un par rapport à l'autre 20 et peuvent se déplacer axialement l'un par rapport à l'autre. Le contre-plateau 1020 comporte une partie de grand diamètre 1024 dans laquelle une cheville 1026 s'engage pour empêcher le contre-plateau de tourner par rapport au carter, mais le contre-plateau peut se déplacer axialement sur une distance limitée par rapport 25 à ce carter. On comprendra que le fluide sous haute pression contenu dans la région 13 sollicite le contre-plateau vers la droite aux dessins. La bride radiale 1017 fournit une face d'étanchéité IO3O dont la partie qui s'étend radialement vers l'intérieur de la périphérie externe de l'élément 1039 pouvant fléchir constitue 30 l'une des aires d'une paire d'aires de faces d'étanchéité A coopérantes et opposées.

L'élément 1039 présente une face d'étanchéité 1025 qui constitue l'autre aire de la paire d'aires de faces d'étanchéité A opposées. Le prolongement cylindrique 1048 de l'élément 35 1039 s'étend dans le carter 11 sur une plus grande distance que la partie 1021 du centre-plateau, formant un siège pour un élément; d'étanchéité coulissant 1023 qui assure 1'étanchéité du eextre -plateau 1020 et du prolongement 1048 par rapport au carter 11 et fournit donc aussi un joint d'étanchéité entre le contre-* 40 plateau 1020 et le prolongement 1048. Le prolongement 1048 com- 18 porte ntl alésage 1027 qui communique avec la région, sous haute pression 13. L'anneau 1039 comporte une bride 1050 qui peut fléchir sous l'effet des pressions agissant sur ses faces droite et gauche (aux dessins). Un espace clos 1041 est prévu entre 5 la face droite (aux dessins) de la partie 1024 du contre-plateau et la face gauche de la bride 1050 et est en communication avec la région sous basse pression 14 par des lumières 1042.

Dans la forme d'exécution représentée sur la Fig. 14, 10 la face d'étanchéité 1025 prévue sur l'anneau 1039 est normalement plane et la face d'étanchéité 1030 prévue sur la bague 1Ό16 est usinée à plat, par exemple par rectification et est faite d'une matière résistant à l'usure, par exemple un métal dur ou une matière céramique. Initialement, la face d'étanchéité 1030 15 peut venir en contact avec la face d'étanchéité 1025 pendant une opération de . rodage" qui use les faces et les adapte l'une à l'autre. Ensuite, les pressions sont telles qu'en fonctionnement la bride 1050 fléchisse et forme un passage entre les aires de faGes d'étanchéité A coopérantes formées par les faces d'étan-20 chéité 1025, 1030, ce passage convergeant dans le sens de l'écoulement et présentant le jeu minimum entre les faces d'étanchéité à l'extrémité d’aval de la partie convergente. La face d'étanchéité 1025 peut donc être qualifiée de face autogénératrice. e En pratique, le jeu maximum entre les aires de faces 25 d'étanchéité A coopérantes (dans ce cas au niveau du rayon intérieur), lorsqu'elles sont installées mais qu'elles ne sont pas en charge, doit être au moins égal et de préférence supérieur au jeu minimum (dans ce cas au niveau de leur rayon extérieur), c'est-à-dire que la zone annulaire ou le chenal entre les aires 30 des faces d'étanchéité est parallèle ou converge dans cet exemple dans un sens dirigé radialement vers l'extérieur.

Comme la pression du fluide confiné de manière étanche dans la région 13 est sensiblement plus élevée que celle du fluide présent dans la région sous basse pression l4,un écoulement de 35 fluide confiné s’établit vers l’extérieur par-dessus les aires de faces A entre leur périphérie interne et leur périphérie externe.

Etant donné que l'alésage 1027 est opposé à la partie radialement interne de la face 1030 prévue sur la bague, formant 40 une zone annulaire de haute pression agissant sur la face 1030 j 19 et que l'espace 1041 du côté gauche de 11 anneau 1039 est en communication avec la région sous hasse pression·14, et étant donné que la pression entre les aires de faces A varie à partir de la haute pression au niveau de la périphérie interne vers la hasse 5 pression au niveau de la périphérie exberne des aires A, la hride 1050 fléchit pour produire un espace annulaire entre les faces d'étanchéité 1025» 1030 sur les aires de faces d'étanchéité A, cet espace convergeant vers l'extérieur.

La charge nette qui agit vers la droite sur l'extrémité 10 gauche de l'anneau 1039 est, moyennant un choix adéquat des aires, rendue égale, à la charge agissant vers la gauchè sur l'extrémité droite de la hague 1016.

Les aires sont choisies de la manière suivante: L est la dimension radiale correspondant à l'aire des 15 faces d'étanchéité coopérantes 1025, 1030, c'est-à-direlles aires A.

X. est la dimension radiale correspondant à l'aire nette sur laquelle agit la haute pression dans la région 13, pour solliciter les aires de faces A l'une vers l'autre.

20 est la dimension radiale correspondant à l'aire 1047 de l'anneau 1039 sur laquelle la haute pression de la région 13 agit vers la droite.

^ Par conséquent,L -L]>A et de préférence -X- vaut environ deux tiers de L et A vaut environ la moitié de Ii, pour 25 maximaliser la fermeté du film de fluide entre les aires de faces d'étanchéité A.

Bien entendu, la haute pression dans la région 13 agissant sur l'aire annulaire 1047 représentée par la dimension A est la charge préalable mentionnée plus haut.

30 La Demanderesse a découvert par des expériences effec tuées pendant des opérations de "rodage" au cours desquelles les aires de faces d'étanchéité A sont amenées en contact que, en raison des flexions thermiques initiales de l'anneau 1039» la parjtie d'aile isdia-lement interne non soutenue de la hride 1050 est usée, mais non 35 le bord radialement externe de l'anneau qui est soutenu par la partie 1024 du contre-plateau 1020. Comme le montre la Fig. iVb, ceci produit, après refroidissement à température ambiante, un chanfrein supplémentaire 1051 sur 1a. partie d'aile, radialement interne, non soutenue 10^2 de la bride 10^0. La Fig. l4a il-..

' 40 lustre une forme de l'anneau 1039 pendant le processus de ro- 20 dage, avant qu’il ait atteint sa forme finale. L’anneau, pendant un fonctionnement normal, après le rodage, es.t amené par _ flexion à la forme représentée sur la Fig. l4b, le jeu étant 'minimum a.u niveau . de la 5 périphérie externe.

L'autre face d'étanchéité 1030 qui ne fléchit pas peut être faite d'une matière, par exemple du carbone, qui tolère une perte par usure sans dommage grave, en lieu et place de la 10 face d'étanchéité 1025 qui fléchit.

Les Fig. 15 à 18 concernent des joints d'étanchéité formant barrière ou tampon. La forme d'exécution représentée sur la Fig.15 est la même que celle représentée sur la Fig. 1 sauf qu'un fluide tampon est introduit par un passagè 15 dans le 15 carter 11 entre les anneaux d'étanchéité 23. Le fluide tampon est réglé extérieurement de manière à être à une pression qui (dans cette forme d'exécution et dans toutes les formes d'exécution dans lesquelles le fluide tampon est introduit dans le joint d'étanchéité interfacial au lieu d'en être extrait) est à 20 tout moment supérieure à celle régnant dans la première région 13 qui, à son tour, est plus élevée que celle régnant dans la deuxième région 14, habituellement dans une mesure appréciable.

Le passage 15 est en communication avec un passage 22 ménagé dans la partie de plus petit diamètre 21 du contre-plateau 20 et se 25 termine, à son extrémité éloignée du passage 15, dans une gorge annulaire 22a. entourant la face d'étanchéité 25 qui, dans cette forme d'exécution, est plus proche du bord radialement intérieur de la face d'étanchéité 25 que du bord extérieur. Cet agencement définit donc une première paire d'aires de faces d'étanché-50 lté opposées, désignées en A, à un diamètre supérieur à celui de la zone annulaire définie par la gorge 22a, et une seconde paire d'aires de faces d'étanchéité opposées, désignée en B, à un diamètre plus petit que celui de la zone annulaire définie par la gorge 22a.

55 Comme la pression du fluide tanqpon amené par le pas sage 22 dans la gorge 22a est supérieure à celle du fluide confiné de manière étanche dans la région 13, il se produit un écoulement vers l'intérieur de fluide tampon sur les aires de faces d'étanchéité B du contre-plateau 20 et la bague 16 vers l'espace 40 situé à l'intérieur du contre-plateau; de plus, comme la pression 21 du fluide tampon est sensiblement supérieure à celle de la région sous basse pression 14-, il se produit un écoulement vers l’extérieur de fluide tampon sur les aires de faces d'étanchéité A du contre-plateau 20 et de la bague 16, entre la gorge 22a et 5 la périphérie externe des faces d'étanchéité coopérantes 25, 30.

Etant donné que la gorge 22a est opposée à la partie radialement interne de la gorge 28 prévue dans la bague, l'élément métallique élastique 29 fléchit pour produire un espace annulaire entre l'aire A du contre-plateau et l'élément 29, cet 10 espace convergeant dans le sens l'écoulement du fluide, c'est-à-dire vers l'extérieur dans cette forme d'exécution.

La convergence du jeu entre les faces d'étanchéité 25, 30 à partir de la périphérie interne de l'aire A (c'est-à-dire au niveau du bord extérieur de la gorge 22a) vers la périphérie 15 externe de l'aire A (qui définit le jeu minimum) est telle que décrite pour les aires de faces d'étanchéité A de la Pig. 1.

Bien entendu, le jeu minimum est défini par les deux aires de faces d'étanchéité opposées qui comprennent l'élément pouvant fléchir,et par conséquent,le jeu entre les aires de fa-20 ces d'étanchéité de l'autre paire est toujours égal ou de préférence supérieur au jeu minimum.

La pression de fluide agissant sur la face d'étanché-t ité 25 du contre-plateau 20 sur la Pig. 15 dans des conditions de fonctionnement en régime permanent est représentée par la courbe 25 Pj. sur la Pig. 16 qui illustre aussi l'effet d'une diminution locale du jeu entre les faces d'étanchéité 25, 30 et qui est la même que sur la Pig., 4- à l'exception des modifications dues à l'introduction d'un fluide tampon. Sur la Pig. 16, la pression tampon dans la gorge 22a est désignée par (il est à noter qu'à 30 l'encontre de certaines propositions cornues, aucun étrangleur n'est requis dans l'alimentation de la pression tampon pour permettre au joint d'étanchéité de fonctionner). Pour le reste, les pressions du fluide dans la première et dans la seconde région 13 et 14- et la manière selon laquelle le joint d'étanchéité tam-35 pon fonctionne sont telles que décrites avec référence aux Pig. 3 et 4-, sauf rue le fluide tampon empêche le fluide de s'échapper de la région 13 vers la région 14- et, pourvu en outre que la conception soit telle que les effets de la dilatation thermique tendent à réduire le jeu au niveau de la périphérie externe, ce 4-0 qui est souhaitable, on est également assuré qu'un jeu déterminé 22 soit toujours présent entre les deux aires de faces d7étanchéité B internes opposées du contre-plateau et de la bague 16. Ceci règle à son tour l’écoulement du fluide tampon à partir de la gorge 22a vers l'intérieur dans la région 13.

5 La variante de la Fig. 17 est un joint d'étanchéité tampon à double balayage représenté dans des conditions de fonctionnement en régime permanent. L'élément pouvant fléchir 29, lorsqu'il n'est pas soumis à la pression de fluide, est plat.

Par comparaison avec la Fig. 15, il est à noter que la face d'é-10 tanchéité 25 est pourvue de deux autres gorges annulaires 32, 33 raccordées à de basses pressions (c'est-à-dire à des pressions nettement inférieures aux pressions régnant respectivement dans les régions 13, 14-) par des passages 34-, 35· La gorge intérieure 32, entre la gorge 22a et l'extrémité interne de la face 25 est 15 de préférence raccordée à une pression qui est réglée à une valeur constante inférieure à celle du fluide confiné de manière étanche dans la région 13. Il se produit donc un écoulement de fluide tampon mélangé à partir de la gorge 22a et de fluide confiné de manière étanche à partir de la ré-20 gion 13 par le passage 34-, l'écoulement du fluide confiné dépendant du jeu entre les aires de faces d'étanchéité B opposées.

La gorge extérieure 33, entre la gorge 22a et la périphérie externe des faces d'étanchéité coopérantes, est de ï préférence raccordée à une pression réglée à une valeur constante 25 inférieure à celle de la région 14·. Il se produit donc un écoulement à partir-de la région 14· vers l'intérieur vers la gorge 33 et un écoulement de fluide tampon à partir de la gorge 22a vers l'extérieur vers la gorge 33- Comme la gorge 22a est en substance à la pression maximum du système et que la gorge 33 est 30 à la pression minimum, il est clair que la différence de pression ; principale et le gradient de pression s'établissent dans la zone séparant ces deux gorges 22a, 33 et ceci forme les deux aires de faces d'étanchéité A opposées dans cette forme d'exécution. L'élément élastique 29 se trouve par conséquent dans cette zone 3e; et fléchit donc comme décrit plus haut en réglant le jeu qui le sépare de la partie radialement externe des aires de faces d'étanchéité A opposées. Ceci régit à son tour le jeu entre les deux autres aires de faces d'étanchéité B opposées,entre la lèvre inférieure de la gorge 32 et la région 13jainsi qu'entre 4-0 l'aire de face d'étanchéité située à l'extérieur de la gorge 33 23 et celle située entre les gorges 22a et 32 et la surface opposœ correspondante de la "bague 16.

La construction représentée sur la Fig. 18 est identique à celle de la Fig. 10, sauf qu'un passage 715 est pré-5 vu pour le fluide tampon et s'ouvre entre les deux anneaux d'étanchéité 723 dont un est comprimé dans une gorge annulaire prévue dans un prolongement cylindrique du contre-plateau 720, qu'un passage de communication 722 se termine dans une gorge annulaire 722a. et que le passage 715a ainsi que l'organe d'étan-10 chéité 755 sont omis, l'organe 756 étant remplacé par l'organe d'étanchéité annulaire 753a entre la face interne en échelons du piston 729 et une face coopérante en échelons du contre-plateau. Dans ce cas, au lieu que du fluide à une pression supérieure à celle régant dans la région 13 ou dans la région 14· soit injecté 15 entre les "bords périphériques du joint d'étanchéité, le passage 715 traversant le carter est raccordé à un point soumis à une pression inférieure à celle régant dans la région 13 ou dans la région 14- pour extraire du fluide à une pression inférieure à celle régnant dans la région 14- à partir d'une zone annulaire 20 située entre les faces d'étanchéité. La partie de grand diamètre 724- du contre-plateau fait partie de la face d'étanchéité 725 et le reste de la face d'étanchéité 725 est formé par le piston à ( ressort 729 qni constitue l'élément pouvant fléchir, la face d'étanchéité 725»lorsqu'elle n'est pas soumise à la pression de 25 fluide? étant plane.

Comme la pression à laquelle le passage 715 est raccordé est inférieure à la pression régnant dans la région 13 ou dans la région 14-, il se produit un écoulement de fluide vers 1.'intérieur entre une paire d'aires de faces d'étanchéité oppo-30 sées A à partir de la région 13 vers la zone annulaire définie par la gorge 722a et un écoulement se produit à partir de la région 14- par l'alésage de l'arbre et vers l'extérieur entre une autre paire d'aires de faces d'étanchéité opposées B dans la gorge 722a.

55 il existe donc un gradient de pression dans le passage d‘écoulement échelonné entre les aires de faces d'étanchéité A à partir d'une pression maximum au niveau de la périphérie externe jusqu'à une pression minimum au niveau de la gorge annulaire 722a. Comme il y a toujours un jeu plus grand entre la partie 40 des aires de faces opposées A formée par le piston 729 qu'entre 24 la partie des aires de faces A formées par le contre-plateau 720 * immédiatement à l'extérieur de la gorge 722a, cette dernière par tie règle le jeu minimum entre les faces d'étanchéité 725î 730.

De plus, le piston 729 et les ressorts 732 augmentent l'inter-5 valle entre la partie externe des aires de faces A si le jeu minimum diminue, augmentant ainsi la pression entre ces aires de faces et produisant une force de séparation visant à rétablir l'intervalle initial.

Le jeu entre les aires de faces B de l'autre paire si-10 tuées entre la périphérie interne et la gorge 722a peut être égal à celui présent dans la partie des aires de faces A immédiatement extérieure à la gorge ou, en variante, la partie de la face 725 formant une des aires de faces de la paire B peut être décalée vers l'arrière de la partie située immédiatement à l'extérieur de 15 la gorge, pour fournir un jeu accru entre les aires de faces opposées B.

L'aire située du côté droit du piston 729,qui est-soumise à une pression moyenne moins élevée que le côté gauche,est dimensionnée par rapport à l’aire située du côté gauche d’une 20 manière telle que la force nette due à la pression tende à déplacer le piston 729 vers la gauche à l’encontre de la sollcitation des ressorts 732.

t Ainsi, dans cette réalisation, le jeu entre les faces 'd’étanchéité 725? 730 est réglé, les fuites s'écoulant dans la . 25 gorge 722a, sont limitées et l'écoulement à partir de la région 15 soumise à la pression plus élevée vers la région 14 soumise à la pression moins élevée est évité.

Dans cette réalisation, le joint d’étanchéité 733a entre le contre-plateau 720 et le piston 729 peut être remplacé 30 par un élément d'étanchéité disposé au ras de la face 725 sur le piston et le contre-plateau, comme décrit avec référence à la Big. 10, s'il le faut.

On comprendra que les formes d'exécution des fig. 5 à 9 et 11 à 14 peuvent être modifiées pour introduire un fluide 35 tampon à une pression plus élevée que celle de la région à haure pression 13, suivant les lignes de la Fig. 15- II ressort des dessins que, compte tenu du jeu minimum et de la convergence minimum indiqués plus haut, pour plus de clarté dans l’explication du fonctionnement des joints d’étan-40 chéité au fluide,les dessins ne sont pas tracés à l’échelle,mais 25- les jeux minimum et maximum entre les aires de faces détanchéité sont fortement exagérés.

f

Claims (12)

1. 26 *· >
2. 1. Joint d'étanchéité interfacial radial à jeu positif, caractérisé en ce qu'au moins une de ses deux faces d'étanchéité opposées comprend un élément élastique pouvant fléchir 5 sous l'effet de la pression ou sollicité élastiquement qui fléchit, dans des conditions de fonctionnement en régime permanent, pour former, entre les faces dJétanchéité, un jeu qui converge dans le sens radial vers la zone d'aval du joint, la flexion se modifiant avec les variations des conditions de fonc-10 tionnement d'une manière tendant à rétablir le jeu de régime permanent.
3. 2. Joint d'étanchéité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément pouvant fléchir comprend un élé- 1 ment superficiel en matière élastique flexible qui fléchit dans 15 des conditions de fonctionnement en régime permanent pour déterminer une convergence d7une configuration générale inclinée.
4. 3·- Joint d'étanchéité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément pouvant fléchir comprend un pis-20 ton qui est placé dans une cavité prévue dans la face d'étanchéité et qui peut être déplacé à l'encontre d'une charge élastique par une pression de fluide entre les faces d'étanchéité pour déterminer une convergence qui soit d’une configuration en échelons.
5. 4.- Joint d'étanchéité suivant la revendication 1, 25 caractérisé en ce que l'élément pouvant fléchir comprend une matière pouvant être usée par abrasion dont la surface formant face d'étanchéité a été usée jusqu'à une forme souhaitée par frottement pendant une opération de "rodage".
6. 5·- Joint d'étanchéité suivant la revendication 1, 30 caractérisé en ce qu’une seule face d'étanchéité comprend un élément pouvant fléchir sous l'effet de la pression, l'autre face d'étanchéité étant formée par la surface d'un élément fait d'une matière pouvant être usée par abrasion et à même de tolérer une usure sans dommage grave. 35 6.- Joint d'étanchéité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément pouvant fléchir comprend un organe flexible annulaire comportant des parties annulaires rigides de renforcement qui partent d'une face et s'étendent respectivement autour de ses périphéries interne et externe, une des par-40 ties annulaires rigides étant fixée à une périphérie de la face . 27 * , d'extrémité d'un des organes d'étanchéité pouvant tourner l'un par rapport à l'autre ou près de celle-ci et l'autre partie annulaire rigide pouvant coulisser par rapport à l'autre périphérie de l'organe d'étanchéité et étant appliquée de manière 5 étanche contre celle-ci, l'espace entre l'anneau flexible intermédiaire de l'élément pouvant fléchir et la face d'extrémité de l'organe d'étanchéité étant raccordé à la région du joint d'étanchéité soumise à la pression peu élevée.
7. 7·- Joint d'étanchéité suivant la revendication 1, 10 caractérisé en ce que l'élément pouvant fléchir est supporté par une bague qui entoure un arbre et est calée sur celui-ci de manière à tourner avec lui par un diaphragme annulaire qui permet un déplacement limité de la bague dans le sens axial de l'arbre, et le joint d'étanchéité interfacial radial est dimensionné de 15 manière que les pressions de fluide agissant sur les extrémités opposées de la bague et sur les côtés opposés du diaphragme soient en équilibre dans des conditions de fonctionnement en régime permanent.
8. 8. Joint d'étanchéité suivant la revendication 1, 20 caractérisé en ce que le jeu minimum entre les faces d'étanchéité se situe au niveau de leurs périphéries internes.
9. 9. Joint d'étanchéité suivant la revendication 1, j caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour introduire tin fluide tampon, à une pression supérieure à celle du fluide pré-25 sent dans la région sous haute pression du joint d’étanchéité, dans une zone annulaire d'une face d'étanchéité entre ses périphéries interne et externe.
10. 10. Joint d'étanchéité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour extraire du 30 fluide d'une zone annulaire d'une face d'étanchéité entre ses périphéries interne et externe.
11. 11. Joint d’étanchéité suivant la revendication 1,caractérisé en ce que l’autre face de l’élément pouvant fléchir sous l’effet de la pression,qui se trouve de l’autre côté de la 35 face sur laquelle agit le fluide de fuite et qui lui fait face, est sollicitée par la pression de fluide,la charge nette résultant de' la pression de fluide et de la pression moyenne du fluide de fuite étant contrecarrée par les forces produites par la flexion de l’élément
12. 12. Joint d’étanchéité suivant la revendication 11, hO caractérisé en ce que l’élément pouvant fléchir sous l’effet de ; * 28 * la pression est un élément annulaire qui comporte des partie^ annulaires rigides radialement interne et radialement externe supportant un élément élastique intermédiaire, l’autre face étant sollicitée, sur au moins une partie de la partie annulaire 5 rigide d’amont par la pression d’amont du joint d’étanchéité et étant sollicitée, sur une partie restante quelconque de la dite partie annulaire ainsi que sur l’élément intermédiaire par la pression d’aval du joint détanchéité, l’élément pouvant fléchir sous l’effet de la pression étant maintenu, de manière 10 à ne pas se déplacer axialement, au niveau de l’autre partie annulaire, afin d’assurer que le jeu entre les faces d’étanchéité converge dans le sens radial,vers la zone d’aval du joint d’étanchéité. ! r «