FR2584779A1

FR2584779A1 - Ensemble mecanique d'etancheite pour pompes

Info

Publication number: FR2584779A1
Application number: FR8610016A
Authority: FR
Inventors: Robert S Wentworth
Original assignee: Borg Warner Industrial Products Inc
Current assignee: BW IP International Inc
Priority date: 1985-07-11
Filing date: 1986-07-09
Publication date: 1987-01-16
Anticipated expiration: 2006-07-09
Also published as: US4703939A; AU6004386A; AU577201B2; CA1335112C; FR2584779B1

Abstract

UN ENSEMBLE MECANIQUE D'ETANCHEITE EST DISPOSE A L'INTERIEUR DU CORPS D'UNE POMPE POUR RETARDER LE DEBIT ET LES FUITES DE FLUIDE ET AUTRES CORPS ETRANGERS LE LONG DE L'ARBRE D'ENTRAINEMENT DU MOTEUR. L'ENSEMBLE D'ETANCHEITE DE L'INVENTION COMPORTE UNE BAGUE D'ETANCHEITE NON ROTATIVE ET UNE BAGUE D'ETANCHEITE TOURNANT AVEC L'ARBRE D'ENTRAINEMENT. LA BAGUE D'ETANCHEITE NON ROTATIVE EST MONTEE ELASTIQUEMENT SUR LE COTE ROUE DU CORPS ET EST PORTEE PAR LE CORPS DE LA POMPE DE SORTE QUE SA FACE D'ETANCHEITE 42, 142, 242 EST SOLLICITEE VERS LA FACE D'ETANCHEITE 40 DE LA BAGUE D'ETANCHEITE ROTATIVE. UN ASSEMBLAGE FLEXIBLE 70 COMPREND UNE PARTIE DES AGENCEMENTS DE MONTAGE DU JOINT NON ROTATIF ET ASSURE LA SOUPLESSE DE LA FACE D'ETANCHEITE NON ROTATIVE EN DEPIT DES CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT DE LA POMPE.

Description

258'4 779

1. La présente invention concerne les pompes et, plus particulièrement, des ensembles mécaniques d'étanchéité

pour pompes.

Un joint mécanique classique utilisé entre un mo-

teur et une pompe de produit comporte une bague d'étanchéité fixe généralement reliée au carter du moteur et une bague d'étanchéité rotative reliée fonctionnellement à l'arbre du

moteur. Chaque bague d'étanchéité comporte une face d'étan-

chéité rectifiée opposée à la face d'étanchéité de l'autre bague, d'o l'établissement entre elles d'un joint dynamique

étanche aux fluides. Des moyens élastiques tels que des res-

sorts en spirale ou des soufflets sollicitent une face d'une

bague d'étanchéité contre l'autre dans une relation d'étan-

chéité. La plupart des joints mécaniques du type décrit

ci-dessus comportent un certain nombre de parties métalli-

ques telles que des ressorts en spirale ou des soufflets, qui sont exposés au fluide de la pompe. Dans les pompes o des précipités sont immergés ou inclus dans le fluide de la pompe, la matière du précipité s'accumule facilement et se 2. durcit autour des joints et des parties de montage associées et soulève des problèmes uniques. Plus précisément, à cause des tolérances de fabrication et d'autres facteurs, on doit laisser aux faces des bagues d'étanchéité un certain degré de flexion l'une par rapport à l'autre pendant le fonctionne- ment de la pompe. Le précipité dur, fragile, s'établissant autour des joints et de leur monture immobilise néanmoins

rapidement les faces d'étanchéité. Par conséquent, il se pro-

duit généralement une détérioration des surfaoes d'étanchéi-

té et une défaillance d'étanchéité.

Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 269 738 (Baumler et collaborateurs), on décrit un joint à bague glissante pour utilisation dans un moteur rotatif à piston. Ce brevet décrit l'emploi d'un ressort du type disque

pour comprimer une bague glissante et la mettre dans la posi-

tion de fonctionnement. Néanmoins; contrairement à la présen-

te invention, le brevet de Baumler ne parle pas d'un procédé et d'un moyen pour monter l'ensemble d'étanchéité dans un état d'équilibre entre le côté roue du corps et à travers un moyen

réglable dans le sens axial.

Dans-le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 275 519 (Voytek), on décrit des joints pour emploi entre

les roues arrière d'un tracteur et le chassis du tracteur.

Chaque joint utilise une paire d'éléments d'étanchéité en élastomère ayant une section en coupe en "carré arrondi" afin de solliciter une paire de bagues d'étanchéité l'une vers l'autre. Pendant l'utilisation, les élastomères sont soumis à une contrainte et se déforment pour prendre la forme d'un losange. Une telle action provoque des crevasses

dans les rainures concaves recevant les éléments en élastomè-

re et celles-ci recueillent des débris.

La société française dite Pechiney a également mis au point un joint appelé "Cefilac". Contrairement à la présente invention, le dispositif de Pechiney comporte un

ensemble d'étanchéité tournant monté de manière élastique.

3. Comme l'homme de l'art le remarquera, le montage élastique du joint rotatif impose que le joint statique soit agencé

avec une précision infaillible par rapport à l'arbre d'en-

trainement. Dans une telle construction, l'ensemble d'étan-

chéité ne peut être utilisé pour apporter des perfectionne- ments à une pompe. Au contraire, on doit usiner diverses parties de la pompe pour accepter le joint Cefilac. Comme

on l'a indiqué, on doit utiliser ces parties avec une gran-

de précision. Il est difficile d'établir de telles relations entre tolérances et encore plus difficile de les maintenir

lorsqu'il faut remplacer le joint.

Pour les raisons exposées ci-dessus, la présente invention prévoit un joint mécanique équilibré qui peut être monté pour améliorer un équipement et qui est construit pour être utilisé avec des pompes destinées à traiter une bouillie ou un fluide abrasifs dans lesquels se trouvent des

matières précipitées. Le joint mécanique de la présente inven-

tion comprend une bague d'étanchéité rotative et une bague

d'étanchéité non rotative, chacune ayant une face d'étanchéi-

té en relation de juxtaposition. Contrairement aux autres agen-

cements d'étanchéité, la bague d'étanchéité non rotative est mon-

tée élastiquement sur le côté roue du corps de la pompe de sor-

te qu'elle est sollicitée pour venir en relation d'étanchéité avec l'autre bague d'étanchéité d'une manière qui assure la

flexion de la face d'étanchéité non rotative en dépit des con-

ditions de fonctionnement de la pompe, c'est-à-dire en dépit de l'amoncellement d'un précipité autour des bagues et de la structure associée de montage. Grace à une telle construction, une flexion limitée de la face d'étanchéité non rotative est

assurée et les contraintes de fabrication sont grandement rédui-

tes.

Le moyen élastique de montage pour la bague d'étan-

chéité non rotative comporte un moyen porteur de joint asso-

cié fonctionnellement au corps de la pompe. Le moyen de monta-

ge fournit un réglage axial du joint par rapport à l'arbre, ce

qui permet d'obtenir un contact facial d'étanchéité convenable.

4. Comme on le décrira en détail ci-après, divers formes ou modes de réalisation d'ensembles élastiques sont disposés radialement à la manière d'un organe d'étanchéité entre le

moyen porteur de joint et la bague d'étanchéité non rotati-

ve. De tels ensembles élastiques comprennent un élément solli- cité par ressort, qui est protégé contre le fluide de la pompe

et le précipité par un moyen de couvercle. L'élément sollici-

té par ressort fournit la force nécessaire pour solliciter et maintenir les faces d'extrémité des bagues d'étanchéité

en engagement sous pression. Le moyen de couvercle de protec-

tion non seulement protège l'élément de sollicitation contre le produit fluide qui est souvent corrosif, mais aussi, à cause de la flexibilité interne entre le couvercle et le

moyen de sollicitation, confère et assure un degré de flexi-

bilité entre eux, d'o l'addition d'une certaine flexibilité à la face du joint non rotatif en dépit de l'amoncellement

du précipité autour des bagues d'étanchéité.

Compte-tenu de ce qui précède, un objet principal de la présente invention est un ensemble d'étanchéité qui est capable de maintenir un joint fiable entre deux éléments

tournant l'un par rapport à l'autre pendant de longues du-

rées et dans des conditions hostiles, telles que, par exem-

ple, l'introduction d'un précipité autour des bagues.

Un autre objet de la présente invention est de

prévoir un joint qui présente un haut degré de suivi élasti-

que dans la direction axiale et qui puisse tolérer un mouve-

ment relatif considérable entre les éléments rendus étanches.

Un autre objet de la présente invention est un

ensemble à organe d'étanchéité qui s'auto-aligne pratique-

ment et dont la construction permet un réglage correct de la charge axiale s'exerçant sur les faces d'étanchéité sans

affecter l'alignement du corps de la pompe par rapport à l'ar-

bre.

Un autre objet de la présente invention est de pré-

voir un joint d'étanchéité perfectionné à face qui élimine le 5.

besoin d'un moyen de sollicitation par ressort en spirale.

Un autre objet de la présente invention est de pré-

voir un ensemble à organe d'étanchéité, dont la construc-

tion permet le montage et l'enlèvement du joint du c8té roue du corps. Un autre objet de la présente invention est de

prévoir une unité d'étanchéité par face, facilement rempla-

gable, d'une construction simple et pratique, efficace et fiable quant à ses performances, relativement peu coûteux à

fabriquer et par ailleurs bien adapté aux utilisations aux-

quelles on la destine.

La présente invention sera bien comprise lors de

la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-

joints dans lesquels:

La figure 1 est une vue en élévation, avec des par-

ties en crevé et des parties représentées en coupe, d'une pompe centrifuge typique incorporant un ensemble mécanique d'étanchéité construit selon la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe, à grande échelle,

d'un ensemble mécanique d'étanchéité de pompe typique incorpo-

rant la présente invention; La figure 3 est une vue en perspective d'une forme d'un moyen porteur de joint destiné à être utilisé avec la présente invention; La figure 4 est une vue en bout prise le long de la ligne 4-4 de la figure 2; La figure 5 est une vue en coupe, à grande échelle,

d'une forme d'ensemble d'étanchéité selon la présente inven-

tion; La figure 6 est une vue en coupe à grande échelle, d'une autre forme de l'ensemble d'étanchéité de la présente invention; La figure 7 est une vue en bout prise le long de la ligne 7-7 de la figure 6; La figure 8 est une vue en bout d'une membrane 6. comprenant une partie du second mode de réalisation de la présente invention;

La figure 9 est une vue en perspective de la mem-

brane illustrée en figure 8; La figure 10 est une vue en bout d'un couvercle de protection en tissu qu'on peut utiliser en coopération avec l'ensemble d'étanchéité illustré en figure 6;

La figure 11 est une vue en coupe, à grande échel-

le, d'encore une autre forme ou mode de réalisation d'un ensemble d'étanchéité selon la présente invention;

La figure 12 est une vue en coupe, à grande échel-

le, prise le long de la ligne 12-12 de la figure 11;

La figure 13 est une vue en perspective d'une par-

tie de l'ensemble de support illustré en figure 12;

La figure 14 est une vue en bout d'un réseau annu-

laire de segments de plaque formant une partie de l'ensemble d'étanchéité illustré en figure 11;

La figure 15 est une vue partielle, à grande échel-

le, de l'agencement des segments de plaque représenté en figu-

re 14 et illustrant leur relation avec d'autres parties de l'ensemble d'étanchéité; et La figure 16 est une vue, à grande échelle, d'un couvercle de protection, dont une partie est représentée en coupe, qui comprend une partie de l'ensemble d'étanchéité

de la présente invention.

Afin de simplifier la description de l'invention,

les dessins n'illustrent qu'une très petite partie de la structure de la pompe à laquelle l'invention s'applique. La figure 1 illustre une pompe typique 10 incorporant un mode de réalisation d'ensemble mécanique d'étanchéité 12. On ne

représente que la partie de l'ensemble 10 qui est nécessai-

re à la compréhension de-la présente invention. Il suffit

de dire que la pompe 10 comporte une roue 14 destinée à en-

tratner un produit comportant un précipité sous pression de la manière usuelle. A cet effet, la roue est solidaire d'un 7.

arbre rotatif 16 qui, à son tour, est connecté à un généra-

teur de force motrice tel qu'un moteur électrique (non repré-

senté). La roue 14 est située dans un corps 18 qui peut être boulonné ou fixé d'une autre manière à un élément de chassis 20. Le corps 18 comporte un orifice d'entrée de flui-

de 22 et un orifice de sortie de fluide 24. L'élément de châs-

sis 20 assure le support de l'arbre 16 et peut être boulonné

ou fixé d'une autre manière à un élément de support fixe 26.

L'ensemble mécanique d'étanchéité de la présente in-

vention est construit et disposé de manière à retarder sensi-

blement le passage d'un fluide ou d'un précipité qui est pom-

pé à partir de la roue et du corps en suivant l'arbre du mo-

teur pour atteindre finalement le moteur ou l'atmosphère.Plus

précisément,l'agencement d'étanchéité de la présente inven-

tion fournit un joint dynamique essentiellement étanche aux

fluides qui retarde le passage du produit pompé et du précipi-

té entre une première zone ou surface pressurisée 30 dans la-

quelle le fluide et le précipité sont pompés suivant un tra-

jet prédéterminé et une seconde zone ou surface 32 s'éten-

dant suivant l'arbre d'entraînement 16 jusqu'au moteur. On

remarquera que, bien que le moyen d'étanchéité de la présen-

te invention puisse être considéré comme essentiellement étan-

che aux fluides, une certaine fuite se produit à travers ie joint, et cela par nécessité. Cela est vrai pour tous les joints mécaniques du type facial et est essentiel pour obtenir

une durée de vie de service prolongée de la stucture de joint.

L'ensemble mécanique d'étanchéité 12 comporte une pai-

re de baguesd'étanchéité 36 et 38 entourant un arbre 16. Dans ce premier mode de réalisation, qui est le mieux décrit en

figures 2 et 5, les bagues d'étanchéité 36 et 38 sont de pré-

férence constituées d'une céramique frittée préformée, c'est-à-

dire de carbure de silicium ou autre matériau d'usure appro-

prié dépendant de l'environnement particulier dans lequel fonctionne la pompe. Chaque bague d'étanchéité comporte une face d'extrémité d'étanchéité rectifiée, en opposition, 40 et 42. L'aboutement de la surface d'extrémité 40 avec la 8.

surface 42 fournit entre elles le joint dynamique. La ba-

gue d'étanchéité 36 tourne avec l'arbre 16 grâce à sa liai-

son avec un manchon cylindrique 44, ce dernier étant associé fonctionnellement à l'arbre 16 et étant en aboutement avec la roue 14. A titre de comparaison, l'autre bague d'étanchéi- té 38 est relativement fixe et est montée élastiquement de façon que sa face d'étanchéité 42 puisse fléchir pendant le

fonctionnement de la pompe. Contrairement aux autres agence-

ments d'étanchéité, et à des fins de commodité, le joint mé-

canique de la présente invention est monté sur le côté roue du corps de la pompe. Grâce à cette construction, l'ensemble

d'entraînement et l'alignement de l'accouplement entre le mo-

teur d'entraînement et l'arbre de la pompe ne sont pas pertur-

bés. La bague d'étanchéité 38 est reliée fonctionnellement à un moyen porteur de joint 46. Dans ce mode de réalisation,

ce moyen porteur comporte un support 48 généralement cylindri-

que. Comme on le voit le mieux en figure 3, à une extrémité,

le support 48 comporte au moins deux saillies 50 et 52 s'éten-

dant axialement à partir de lui. Chaque saillie comporte une ouverture filetée 54 qui reçoit un moyen d'assujettissement

56 s'étendant vers l'extérieur des saillies-du support et fi-

xé au corps de la pompe, évitant la rotation du support cylin-

drique 48 et donc de la bague d'étanchéité 38.

En liaison avec les figures 4 et 5, dans le mode

de réalisation préféré, des boulons en forme de C sont utili-

sés comme moyens d'assujettissement 56 pour fixer le sup-

port 48 et par conséquent l'ensemble mécanique d'étanchéité afin d'éviter sa rotation par rapport au corps. L'extrémité libre de chaque moyen d'assujettissement 56 est agencée en coulissement en association avec un élément fileté 58 en saillie sur une paroi 60 du corps 18. Pour positionner axialement le moyen porteur de joint 46 et donc la bague

d'étanchéité 38 à l'intérieur du corps, des éléments régla-

bles 62 et 64, accessibles par ur. opérateur, montés sur les éléments filetés 58 et disposés sur les côtés opposés des 9. boulons en C servent à bloquer le moyen porteur 46 dans n'importe quelle position ajustable désirée dans le sens

axial. Le cas échéant, la disposition axiale du moyen por-

teur de joint et donc de la bague d'étanchéité 38 peut être réglée alors que la pompe fonctionne par l'intermédiai-

re de la modulation axiale des éléments 62 et 64.

En liaison maintenant avec la figure 5, à son autre extrémité, le support cylindrique 48 comporte, dans

le premier mode de réalisation, une rainure annulaire conca-

ve 66. La bague d'étanchéité 38 sortant de frittage présen-

te une rainure annulaire 68 sensiblement similaire. Les deux

rainures 66 et 68 sont orientées de manière à être en regard.

Interposé radialement, à la manière d'un organe d'étanchéité

entre les deux rainures concaves se trouve un ensemble circu-

laire en élastomère 70. L'ensemble 70 comprend une bague en for-

me de disque ou membrane 74 ayant la forme générale d'un tronc de cône qui est de préférence constitué d'acier à ressort et qui est enrobé de matériau élastomère 75. La bague 74 peut comporter un élément de membrane unique ou une multitude d'éléments ayant des doigts ondulés ou se chevauchant, fendus,

pour donner les mêmes résultats. On remarquera que les rainu-

res 66 et 68 du support 48 et la bague d'étanchéité 38, respec-

tivement, sont dimensionnées de façon que, lorsque l'ensemble en élastomère 70 est placé entre eux, cet ensemble se trouve soumis à une compression suffisante pour maintenir un organe

d'étanchéité et une relation motrice entre eux.

Grâce à cette construction, la nature élastomère de l'ensemble ainsi que sa configuration géométrique servent

à agir en ressort Belleville contre la bague 38, d'o le main-

tien de la face d'étanchéité 42 en contact avec la face d'étan-

chéité 40 de la bague d'étanchéité rotative 36. En outre, il est important de remarquer. que la bague d'étanchéité 38 est équilibrée hydrauliquement. Plus précisément, et comme cela apparatt en figure 5, la face 42 de la bague 38, bien qu'en étant espacée axialement, est disposée radialement près du lo. point médian de la membrane ou bague 74, fournissant ainsi

l'équilibre hydraulique. De plus, le rainure concave 66 ména-

gée dans le support cylindrique 48 peut être découpée, c'est-à-dire formée,avec une lèvre en saillie 76 de façon que la bague d'étanchéité 10 ait tendance à s'encliqueter pour se mettre en position, ce qui facilite le montage du

joint. En outre, le matériau élastomère 75 entourant le res-

sort 74 permet un certain degré de déplacement interne ou de mobilité radiale qui est communiqué à la face d'étanchéité 42 malgré l'établissement d'un précipité ou en dépit des autres conditions de fonctionnement de la pompe, autour des bagues

d'étanchéité 36 et 38.

Une variante de la présente invention est illustrée

en figures 6 à 10. Cependant, on comprendra que le second mo-

de de réalisation de l'invention a un but similaire à celui du premier mode de réalisation et peut être disposé également dans un corps de pompe 110. Mais, pour simplifier, seuls les

composants nécessaires à la compréhension de l'invention se-

ront décrits. L'ensemble mécanique d'étanchéité 112 comporte une paire de bagues d'étanchéité 136 et 138 entourant l'arbre mené 116 de la pompe. La bague d'étanchéité rotative 136 et la bague d'étanchéité non rotative 138 comportent chacune une

face d'étanchéité 140 et 142, respectivement, qui sont dispo-

sées en étant opposées avec leurs faces d'étanchéité sollici-

tées élastiquement l'une vers l'autre d'une manière qui sera décrite ciaprès. Les bagues d'étanchéité 136 et 138; dans

le mode de réalisation préféré, sont symétriques, et consti-

tuées de préférence d'une cêrmmique telle que le carbure de silicium. La bague d'étanchéité 138 peut être liée ou fixée d'une autre manière pour rotation avec le manchon 144 porté par l'arbre 116 de la pompe. L'autre bague d'étanchéité 136 est

liée ou fixée d'une autre manière à un élément de bague cylin-

drique à gradin 143. Un moyen réglable porteur de joint 146 comportant un moyen de support 148 est prévu pour monter la bague d'étanchéité 136 d'une manière relativement fixe ou 11. pour l'empêcher de tourner par rapport au corps 110 de la pompe. Le procédé et le moyen de montage du moyen porteur de joint 146 et de son moyen cylindrique de support 148 sur le corps de la pompe sont sensiblement identiques à ceux du premier mode de réalisation et on ne procédera par con-

séquent pas à leur description.

A son autre extrémité, un ensemble élastique 70 à bague recouvre radialement la distance, et est disposé à

la manière d'un organe d'étanchéité entre le moyen de sup-

port 148 et l'élément de bague 143. L'ensemble 170 comprend une membrane métallique en forme de tronc de cône comportant des ouvertures constituée d'une ou plusieurs couches 172, qui est reçue à l'intérieur de rainures appropriées 166 et 168 ménagées dans le moyen de support 148 et l'élément de bague

annulaire 143, respectivement. Comme on peut le voir en figu-

res 8 et 9, la membrane métallique 172 comporte des encoches

ou dents 182 sur ses pourtours intérieur 184 et extérieur 186.

En liaison avec les figures 6 et 7, les encoches 182 ou dents

sont destinées à venir en contact avec des organes d'arrêt cor-

respondants 188 du support 148 et de l'élément annulaire 143, donnant à cet agencement une possibilité de transmission de

couple plus grande, comme on peut le voir en figure 6. Une pai-

re de bagues en élastomère 190 et 192, disposées à proximité

des pourtours intérieur et extérieur de la membrane 172, protè-

gent ou rendent étanche le passage du fluide de la pompe ou de toute autre matière. Dans le mode de réalisation préféré, les bagues en élastomère sont constituées de joints toriques en caoutchouc au silicone ou en matériau dit Viton. Une paire de moyens de retenue 194 et 195 reçus dans le moyen de support 148 et l'élément annulaire 143 servent à maintenir de manière

amovible la membrane 172 et les bagues 190, 192 dans leur po-

sition d'assemblage. -

Dans un environnement o un matériau corrosif peut venir en contact avec la membrane, on peut utiliser une

variante aux bagues en élastomère. Comme représenté en figu-

re 10, on peut employer un couvercle en caoutchouc 198 pour 12.

protéger la membrane contre les matières corrosives. En fi-

gure 6, on a représenté le couvercle en tirets. Avec l'un ou l'autre mode de réalisation, on remarquera que la poussée de la membrane élastique 172 sur l'élément annulaire 143 sert à solliciter la bague d'étanchéité 138 vers la bague d'étanchéité 136, améliorant ainsi le joint dynamique entre les faces d'étanchéité 140 et 142. En outre, l'élasticité de la membrane 172 en même temps que la mobilité inhérente

entre la membrane et les bagues 190 et 192 ajouteront à l'ap-

titude à la flexibilité de la face 142 de la bague d'étanchéi-

té non rotative en dépit des conditions de fonctionnement

régnant à l'intérieur de la pompe.

Encore un autre mode de réalisation d'ensemble méca-

nique d'étanchéité est représenté schématiquement en figures 11 à 16. Bien que le but de tous les modes de réalisation soit sensiblement le même,c'est-à-dire d'assurer un joint dynamique dans l'environnement d'une pompe, ce troisième

mode de réalisation a la possibilité de supporter les pres-

sions élevées régnant à l'intérieur du corps 210 d'une pompe et de fournir la flexion requise pour la face d'étanchéité non tournante en dépit des conditions de fonctionnement de la pompe. L'ensemble mécanique d'étanchéité 212 comporte une paire de bagues d'étanchéité 236 et 238 entourant l'arbre 216

d'entraInement de la pompe. Les deux bagues 236 et 238 compor-

tent une face d'étanchéité 240 et 242, disposées respective-

ment en étant opposées avec leurs faces sollicitées élasti-

quement l'une vers l'autre. Les bagues d'étanchéité 236 et

238, dans le présent mode de réalisation, peuvent être symé-

triques et sont de préférence construites en matériau cérami-

que, par exemple en carbure de silicium ou autre matériau approprié en fonction de l'environnement de la pompe. Comme

dans les autres modes de réalisation, la bague d'étanchéi-

té 236 est destinée à tourner avec l'arbre 216. L'autre bague d'étanchéité 238 est montée de préférence de manière à ne pas tourner. La bague d'extrémité 238 peut être liée ou fixée d'une &utre manière à un élément de bague cylindrique à gradin 243. Des moyeas 246 porteurs de joint, réglables axialement, 13. sont prévus pour monter la bague d'étanchéité non rotative 238 sur le côté roue du corps de la pompe. Le moyen porteur 246 comporte un élément tubulaire ou moyen de support 248

qui est disposé télescopiquement sur l'arbre d'entraînement 216.

Fixé à une extrémité de l'élément tubulaire 248 se trouve un

ensemble de montage 250. Dans ce mode de réalisation, l'ensem-

ble 250 comporte une paire complémentaire de blocs 252 et 254 en forme de C, présentant des ouvertures. Comme cela est le mieux décrit en figures 11, 12 et 13, les blocs comportent une saillie annulaire 256 disposée de manière à pouvoir être

insérée dans une rainure annulaire 258 ménagée sur la périphé-

rie de l'élément tubulaire 248. Aux extrémités supérieure et inférieure de chaque bloc, il y a des parties à rebord 260 et 262. La partie à rebord supérieure et inférieure de chaque

bloc est fixée de manière amovible par un moyen d'assujettisse-

* ment approprié 264. Les parties à rebord comportent des décou-

pes complémentaires qui, après montage, définissent des ou-

vertures 266. Ces ouvertures 266 sont disposées de manière appro-

priée et dimensionnées de manière à recevoir des éléments file-

tés 268 s'étendant à partir d'une paroi 261 du corps 218. Pour positionner axialement le moyen porteur de joint 246 et donc l'ensemble d'étanchéité 238 à l'intérieur du corps de la pompe, des éléments réglables ou écrous 269 portés par les éléments filetés 268 et disposés sur les côtés opposés des parties à rebord 260 et 262 servent à bloquer le moyen porteur de joint

246 et donc la bague d'étanchéité 238 dans toute position ré-

glable souhaitée. Le cas échéant, la disposition axiale du mo-

yen porteur de joint 246 et donc de l'ensemble d'étanchéité

238 peut être réglée pendant le fonctiaonent de la pompe, gr&-

ce à la modulation axiale des éléments 269.

A son autre extrémité, l'élément tubulaire 248 com-

porte un ensemble à bague en élast re 270 qui est disposé

radialement à la manière d'un joint entre l'élément tubulai-

re 248 et l'élément de bague 243 de la bague d'étanchéité 238.

Comme décrit schématiquement en figure 11, l'ensemble 270 de 14.

ce troisième mode de réalisation comporte un réseau annulai-

re de segments 274 de plaque, un couvercle en tissu de pro-

tection 276 disposé sur un côté ou face des segments 274, et une membrane flexible 278 agencée sur le côté, ou face, opposé des segments 274. Comme cela est le mieux illustré en figures 11 et 15, les segments 274 sont en contact et dis-

persés entre des organes d'arrêt ou saillies motrices 280 pré-

vues tant sur l'élément tubulaire 248 que sur l'élément annu-

laire 243. Une telle conception permet d'augmenter les possi-

bilités de transmission de couple de cet ensemble d'étanchéi-

té. Les segments 274 permettent également à ce mode de réalisa-

tion de supporter l'établissement d'une pression élevée à l'in-

térieur du corps de la pompe. Le couvercle 276 disposé sur un coté des segments 274 est soumis à un ressort conique ou en spirale 282. Le ressort 282, en combinaison avec les segments

274, donne un faible taux pour le ressort en plus d'une pos-

sibilité de support de pression. Le couvercle 276 est maintenu en place par des bagues de retenue intérieure et extérieure 284

et 286 qui sont portées par l'élément tubulaire 248 et l'élé-

ment annulaire 243, respectivement. Sur le côté des segments 274 opposés au couvercle de protection, l'élément tubulaire

248 et l'élément annulaire 243 comportent une lèvre en sail-

lie 288. Interposée entre la lèvre 288 et les segments 274 se trouve une membrane flexible 290 qui comporte une portion ou section qui fait un ventre vers l'extérieur des segments

274,1aissant un vide ou interstice 292 entre eux. A l'inté-

rieur de ce vide ou interstice, on peut injecter une substan-

ce ressemblant à un gel. Cette substance peut avoir diverses

formes, mais doit être d'une nature qui ne change pas sensi-

blement avec la température et qui est compatible avec les joints toriques en caoutchouc et couvercles utilisés dans cette construction. La membrane flexible 290 résiste à la fois à l'incursion de solides contre le segment flexible en

forme de plaque et maintient une plage de mouvement convena-

ble pour la face d'étanchéité 242 en dépit de l'accumulation 15.

et même du durcissement des précipités sur son pourtour.

L'insertion d'une substance ressemblant à un gel dans le vide ou interstice 292 séparant la membrane flexible 290

et les segments 274 fournit également un degré de flexibili-

té pour le déplacement de la membrane en dépit de l'établis-

sement d'un précipité et des autres conditions de fonctionne-

ment de la pompe.

D'après ce qui précède,il apparaît que dans chacun

des modes de réalisation, on a apporté une forme perfection-

née de joint mécanique du type facial. Dans chaque mode de réalisation, le joint fixe est monté sur le corps de la pompe

sur le côté roue de ce corps d'une manière telle qu'un cer-

tain degré de flexibilité pour la face d'étanchéité non rota-

tive est assuré en dépit des conditions de fonctionnement de la pompe. Plus précisément, en dépit de l'établissement d'un précipité autour des bagues d'étanchéité du moyen de support

de ces bagues, inhérent à chacune des réalisations illus-

trées et décrites, il y a l'aptitude pour chacun de suppor-

ter et permettre la flexion de la face d'étanchéité non rota-

tive tout en fournissant simultanément une force de poussée

entre les bagues d'étanchéité. Cette force de poussée amélio-

re l'effet d'étanchéité entre les faces d'étanchéité afin d'at-

teindre les objectifs exposés précédemment.

La présente invention n'est pas limitée aux exem-

ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes

qui apparaîtront à l'homme de l'art.

16.

Claims

REVENDICATIONS

1 - Ensemble mécanique d'étanchéité particulière-

ment destiné à être utilisé avec des pompes comportant un corps et un arbre d'entralnement d'une roue de pompe par un moteur, caractérisé en ce que cet ensemble (12, 112, 212) comprend: - un moyen de bague d'étanchéité rotative (36, 138, 236) entralné par l'arbre (16, 116, 216); - un moyen de bague d'étanchéité non rotative (38, 136, 238) relié de manière fonctionnelle au corps, chacun des moyens de bague d'étanchéité ayant une

face extrême (40, 42, 140, 142, 240, 242) en oppo-

sition avec la face extrême de l'autre moyen de ba-

gue d'étanchéité et destinée à coopérer en rela-

tion d'étanchéité entre elles; et - un moyen pour monter élastiquement le moyen de bague d'étanchéité non rotative (38, 136, 238) du côté roue du corps, ce moyen de montage comportant:

un moyen porteur de joint (46, 146, 246) fixé fonc-

tionnellement au corps par des moyens d'assujettis-

sement qui permettent le réglage axial du porteur de joint par rapport à l'arbre d'entraInement, et

un moyen de ressort ressemblant à un disque annu-

laire élastique (74, 172, 274) disposé radialement à la manière d'un organe d'étanchéité entre le

moyen porteur de joint et le moyen de bague d'étan-

chéité non rotative pour solliciter et maintenir les faces extrêmes du moyen de bague d'étanchéité en contact sous pression tout en maintenant un certain degré de flexion dans le moyen de bague d'étanchéité non rotative en dépit des conditions

de fonctionnement de la pompe.

2 - Ensemble mécanique d'étanchéité selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce que le moyen porteur de joint et le moyen de bague d'étanchéité non rotative présentent des 17. fentes annulaires (66, 68) pour recevoir et maintenir le

moyen de ressort ressemblant à un disque.

3 - Ensemble mécanique d'étanchéité selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce que le moyen porteur de joint (46) comprend un support cylindrique (48) comportant au moins deux saillies axiales (50, 52) ayant des moyens d'assujettissement (56, 56) s'étendant vers leur extérieur, l'extrémité libre des moyens d'assujettissement étant en

contact coulissant avec un moyen (58) du corps pour mainte-

nir le moyen porteur de joint à l'état fixe.

4 - Ensemble mécanique d'étanchéité selon la reven-

dication 3, caractérisé en ce que les moyens d'assujettisse-

ment (56) sont des boulons en forme de C. - Ensemble mécanique d'étanchéité selon la reven-

dication 3, caractérisé en ce que le moyen de maintien compor-

te des éléments filetés (58) s'étendant à partir du corps avec des éléments complémentaires (62, 64) disposés dessus pour positionner axialement les moyens d'assujettissement et par conséquent le moyen porteur de joint par rapport au

corps.

6 - Ensemble mécanique d'étanchéité selon la revendi-

cation 1, caractérisé en ce qu'au moins l'un des moyens de

bague (36, 38, 136, 138, 236, 238) comprend une bague annulai-

re frittée préformée dont la face extrême est en contact avec

la face extrême de l'autre moyen de bague.

7 - Ensemble mécanique d'étanchéité selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce que le ressort ressemblant à un disque comporte une membrane (74) à ouvertures, enrobée de caoutchouc (75), avec la face extrême d'étanchéité équilibrée

par rapport à celle-ci.

8 - Ensemble mécanique d'étanchéité pour une pompe

comportant un corps, un ensemble rotatif dans le corps compre-

nant un arbre et une roue de pompe solidaire de l'arbre, carac-

térisé en ce qu'il comprend: - une paire de bagues d'étanchéité entourant l'arbre 18. avec des faces d'étanchété en opposition afin de retarder le passage du fluide pompé et de la matière précipitée entre une zone pressurisée et une autre zone, une bague d'étanchéité pouvant tourner avec l'arbre et la roue et l'autre bague étant non rotative;

- un moyen pour monter élastiquement la bague d'étan-

chéité non rotative du côté roue du corps de sorte que sa face d'étanchéité peut fléchir pendant le fonctionnement de la pompe, le moyen de montage comprenant: un moyen annulaire de support (146) supporté de manière réglable par le corps, et un moyen disposé entre le moyen de bague fixe et le moyen de support comportant un moyen de membrane

(172) à ouvertures, tronconique, capable de suppor-

ter les pressions régnant dans la zone pressurisée, la membrane étant disposée de façon à appliquer une force élastique au moyen de bague fixe (136) afin de solliciter sa face d'étanchéité (142) dans la

direction de la face d'étanchéité (140) de l'au-

tre bague (138), le moyen de membrane (172) compor-

tant un moyen (182) pour venir sûrement en contact tant avec le moyen de support qu'avec le moyen de bague d'étanchéité fixe, ce qui permet d'éviter

le glissement entre eux.

9 - Ensemble mécanique d'étanchéité selon la revendi-

cation 8, caractérisé en ce qu'une paire de moyens radiale-

ment espacés en élastomère (190, 192) sont disposés autour des pourtours intérieur et extérieur de la membrane 1172) de manière à rendre étanche un joint établi entre la membrane

et la bague d'étanchéité fixe sur le côté de la membrane expo-

sé à la zone pressurisée.

- Ensemble mécanique d'étanchéité selon la reven-

dication 9, caractérisé en ce que le moyen en élastomère

comprend des joints toriques.

11 - Ensemble mécanique d'étanchéité selon la reven-

dication 9, caractérisé en ce que des moyens de retenue 19. (194, 195) sont disposés contre la membrane et de l'autre

côté de cette dernière.

12 - Ensemble mécanique d'étanchéité selon la reven-

dication 8, caractérisé en ce qu'un couvercle de protection (192) est disposé sur le côté de la membrane qui est exposé

à la zone pressurisée.

13 - Ensemble mécanique d'étanchéité selon la reven-

dication 8,caractérisé en ce que la face d'étanchéité de la bague d'étanchéité fixe est disposée en relation équilibrée

avec le moyen de membrane.

14 - Ensemble mécanique d'étanchéité pour rendre étanche un arbre tournant relativement dans un corps de pompe afin de fournir un joint essentiellement étanche aux fluides entre des première et seconde zones et retarder le passage du fluide sortant de la pompe entre lesdites zones, caractérisé en ce qu'il comprend: - une bague d'étanchéité non rotative entourant l'arbre comportant une face d'étanchéité extrême sollicitée en contact coulissant avec une face

d'étanchéité agissant simultanément qui est dispo-

sée sur une bague d'étanchéité relativement tour-

nante de manière à fournir un joint dynamique entre le corps et l'arbre; un moyen supportant la bague d'étanchéité non rotative, ce moyen de support comportant:

un support cylindrique (248) réglable axiale-

ment, disposé suivant le même axe que l'arbre et porté de manière fonctionnelle par le corps

de la pompe, et un ensemble élastique (270) dis-

posé pour réaliser un contact d'étanchéité entre le support cylindrique et la bague d'étanchéité

non rotative 1238) et pouvant également fonction-

ner pour maintenir la face d'étanchéité extrême (242)de la bague d'étanchéité non rotative en contact sous pression avec la face d'étanchéité 20.

agissant simultanément (240) de la bague d'étan-

chéité non rotative (236) en dépit des condi-

tions de fonctionnement.

- Ensemble mécanique d'étanchéité selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'ensemble élastique comporte un réseau annulaire de segments de plaque (274)

disposés entre le support cylindrique et la bague d'étanchéi-

té non rotative afin de supporter radialement et maintenir

la bague d'étanchéité relativement fixe.

16 - Ensemble mécanique d'étanchéité selon la reven-

dication 15, caractérisé en ce qu'un côté du réseau annulaire de segments de plaque est protégé contre le débit de la pompe par un couvercle annulaire en tissu (276) soumis à un ressort

conique (282) pour solliciter l'une des faces extrêmes d'étan-

chéité contre l'autre.

17 - Ensemble mécanique d'étanchéité selon la reven-

dication 16, caractérisé en ce qu'une membrane flexible (278)

est disposée entre le moyen de support et la bague d'étanchéi-

té non rotative sur le côté opposé du réseau annulaire de seg-

ments de plaque (274).

18 - Ensemble mécanique d'étanchéité selon la reven-

dication 17, caractérisé en ce qu'une substance ressemblant à un gel (292) est injectée entre la membrane (278) et les segments de plaque (274) afin de conférer un certain degré de flexibilité au joint non rotatif en dépit des conditions

de fonctionnement de la pompe.