LU82014A1

LU82014A1 - Dispositif de regulation de l'ecoulement d'un fluide

Info

Publication number: LU82014A1
Application number: LU82014A
Authority: LU
Inventors: P Scott
Original assignee: Ass Eng Ltd
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1979-12-19
Publication date: 1980-04-23
Also published as: CH640618A5; GB2039332B; NL187539C; IE792472L; NL187539B; US4313608A; IT1125129B; DK543279A; DK157042B; IT7946909A0; FR2444866A1; NL7909171A; IE49878B1; FR2444866B1; DE2951273C2; JPS6352266B2; BE880694A; DE2951273A1; GB2039332A; DK157042C

Description

D. 50.926

δ“-“T-J-V GRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG

...........I. 1 j1 :embre 1979 au .................................................................... fiejyîÿ Monsieur le Ministre .... , de l’Économie Nationale et des Classes Moyennes

Service de la Propriété Industrielle LUXEMBOURG

Demande de Brevet d’invention I. Requête ......La soeiété-dite ---î- ASSOCIATED ENGINEERING LIMITED,..................................................d)

.......Inoe Housey 6o, Kenilworth Road ,Leamingtou Spa CV32._.6JZ

........(Grande-Bretagne)..,.....représentée.par...Monsieur..^ .....âe..Muyser(2) .......agissant..en.....q.ualité.....de..„mandat.al.r.e....................................................................................................................................

dépose ce ..dl3&r;nenf.....dScen>bre...l9o„CLjaQlKiante _ dlx-nenf ........................(3) à......15..................heures, au Ministère de l’Économie Nationale et des Classes Moyennes, à Luxembourg : v 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant : ........i..Di.spos.itif.....de....rêgulation....de....l.:.âcQul.emmt....d^...ll]ûM§..·"..........................<4> déclare, en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeurs) est (sont) : .......Peter....An.drôW.. James.....SCOTT,.....1MA...... MUÆsaLifâââi.....Brlghouse.........................(5) .......West-Yorkshire......(Grande-Bretagne)...........................................................................................................................

2. la délégation de pouvoir, datée de lO^iDgtflOHSpâ_________________ le ............^§__..?^ν^ώΤβ___1979 3. la description en langue............française............................... de l’invention en deux exemplaires ; 4...........3.................. planches de dessin, en deux exemplaires ; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le ....19.....dëGemb.r.e.....l9..7.9.....................................................................................................................................................................................................

revendique pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de (6).................bx.e.v.e.t....................................................déposée^) en (7)..............Oi.^ude—Bretagne....................................................

* le......................2o ·άάθθΐώ>Γβ -19-7-8-—.No . ...49338/78.............................................................................................................(β1 1 ...............................................................................................-..........................................................................................................................................................................................

au nom de ........la .déposante......................................................................................................................................................................................(9) élit domicile pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg ........................................

•—-35-,.....boulevard -Royal..................................................................................................................................................................................(10> sollicite la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, — a,vec ajournement de cette délivrance à ............../............................. mois.

H. Procès-verbal de Dépôt

La susdite demande de brevet d’invention a été déposée au Ministère de l’Économie Nationale et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Industrielle à Luxembourg, en date du : • 19 décembre 197i

Pr. le Ministre î à _ heures /·% ' . ^ l’Économie Nationale et des Classes Moyennes, (λΦ^) !i\ . y jp \/l ^ ^ A 68007_1 '......··.. J_y _ _ / /1 (1) Nom. prénom, firme, adresse — (2) s'il y à-lieu «renrésèhié par agissant en Qualité ne mandataire — (3) date du j D. 5o.926

' REVENDICATION DE LA PRIORITE

| de la demande de brevet / ßfi

j En GRANDE BRETAGNE

Du 2o décembre 1978 Mémoire Descriptif 1 déposé à l’appui d’une demande de

j BREVET D’INVENTION

i · au i i ; Luxembourg !

au nom de : ASSOCIATED ENGINEERING LIMITED

, v i pour: " Dispositif de régulation de l’écoulement d’un fluide.” j fir* i ΐ 3 i ' β • * ι

La présente invention concerne un dispositif ser-; vant à régler l’écoulement d’un fluide et s'applique en particulier, mais pas exclusivement, à un dispositif ser- i } " vant à régler l’écoulement d'un fluide de refroidissement 5 passant en contact avec l’envers d'un élément de travail ! qui forme une de; deux faces d'étanchéité pouvant tourner l'une par rapport à l'autre d'un joint d'étanchéité interfacial à jeu positif.

Dans des machines à grande vitesse,telles que 10 des turbocompresseurs, des pompes à grande vitesse, des turbo-alternateurs, des envideuses de câblés pour pneus et des bobineuses, c'est-à-dire des machines dont la vitesse périphérique de l’arbre est de l'ordre de 100 mètres par seconde, des joints· d'étanchéité interfaciaux 15 radiaux classiques n'ont en général pas eu de succès.

!Même un joint d'étanchéité interfacial· radial à jeu positif produit une énergie de cisaillement visqueux i* considérable entre ses deux faces d'étanchéité (de tra- ! vail) opposées et, en raison des aisances de fonctionne- 20 ment étroites, l'écoulement du fluide de réglage de l’aisance entre, les faces assure souvent·, une capacité.thermique insuffisante pour servir de dissipateur pour cette perte d'énergie.sans dépasser une température qui alté-1 rerait de façon permanente les propriétés du fluide de * 25 réglage.

De plus, la chaleur produite dans les éléments de travail plans des coupleurs pour transmission et des retardateurs pour système de freinage, par exemple, peuvent donner lieu à des irrégularités de fonctionnement 20 des coupleurs et des freins si la chaleur n’est pas dissipée rapidement.

Les éléments de travail de joints d'étanchéité , interfaciaux radiaux ont été refroidis par refroidisse-! ment par impact, par exemple au moyen d'ajutages de re- » 25 froidissement répartis circonférentiellement, qui, ce- péndant, n'offrent aucun soutien de pression sensible pour la paroi de l'élément de travail qui constitue une I · t 2 barrière thermique dont 1*épaisseur ne peut, par conséquent, pas être réduite pour augmenter la transmission de chaleur à travers sa masse si cette paroi doit rester pratiquement plane. De plus, le refroidissement par im-5 pact suscite une répartition .non uniforme de l’écoulement de fluide de refroidissement autour de la circonférence, ce qui détermine un refroidissement différentiel qui n’est pas satisfaisant dans des joints d’étanchéité interfaciaux radiaux a" jeu positif.

10 L’invention a notamment pour but d’assurer un écoulement de fluide de refroidissement qui fournisse un soutient de pression appréciable pour la paroi d’un élément de travail annulaire en vue de réduire la résistance au transfert de chaleur du trajet thermique traversant la 15 paroi. L’invention a aussi pour but de procurer une répartition circonférentielle uniforme de l’écoulement du fluide de refroidissement sur l’envers de l’élément de travail annulaire, avec un coefficient de transfert de chaleur superficielle élevé sur cet élément.

20 Suivant l’invention, un dispositif pour régler l’écoulement d’un fluide est caractérisé en ce qu’il présente deux faces annulaires coopérantes opposées, un dispositif pour introduire du fluide entre ces faces, au ni-v veau d’une zone d’admission qu’il comporte,de manière que 25 ce fluide s’écoule radialement vers au moins une zone aval qu’il comporte, une des faces étant sollicitée vers l’autre face et comprenant un élément élastique ou sollicité élas-tiquement pouvant fléchir sous l’effet de la pression qui, en fonctionnement, fléchit pour déterminer, entre les 30 faces coopérantes, un jeu qui converge vers la zone aval ou vers chacune des zones d’aval.

Le dispositif de régulation d’écoulement conforme à l’invention fournit, en service, une répartition de pression de fluide de refroidissement sur l’autre des * 35 faces coppérantes, de telle sorte que lorsque cette face

U

Τ' \ i 3 !forme l'envers d'un élément de travail, la pression répartie soutient la paroi de l'élément de travail, lui· permettant d'être beaucoup plus mince que cela ne serait le cas autrement et donc de présenter une faible 5 résistance au transfert de chaleur, ce qui améliore le refroidissement. La flexion de 1·’.élément pouvant fléchir, en fonction de la sollicitation ou la charge imposée sur cet élément, permet de maintenir un film de fluide présentant une fermeté considérable 10 (c'est-à -dire la vitesse de variation de l'épaisseur du- film de fluide par rapport à la charge) entre les faces coopérantes et assure ainsi un écoulement de fluide de refroidissement qui est réglé et également réparti dans le sens circonférentiel sur la face coopérante. Ceci V) est particulièrement'important dans des joints d'étan-j chéité ·interfaciaux radiaux à jeu positif dans lesquels la stabilité est essentielle pour assurer un fonctionnement satisfaisant, car cela évite tout refroidissement circonférentiel différentiel qui provoquerait des ef-! · 20 fets hydrodynamiques de déstabilisation entre les faces | de travail par suite de flexions thermo-élastiques.

Grâce à l'invention, le jeu entre les faces i coopérantes est réglé de manière précise, ce qui per- j . met d'utiliser des jeux étroits sans variations ! 3 25 circonférentielles appréciables, produisant ainsi un transfert de chaleur superficielle élevé et ; , uniformément réparti à l’envers de l’élément. de- j travail. L’invention , évite-aussi la nécessité d’Usi- ner avec précision une face coopérante du dispositif de j 30 régulation d’écoulement selon une forme en échelon ou connue; | les deux faces coopérantes peuvent être usinées à plat dans le sens radial, ce qui est une opération relative-! ment simple. Même avec un élément de travail à paroi mince, j l’.autre face du dispositif de régulation d’écoulement j . 35 peut être maintenue dans un état en substance plat pour assurer une capacité de charge et une fermeté adéquates du film de fluide entre les faces coopérantes.

: /- - k L’élément de travail peut lui-même comprendre un élément pouvant fléchir sous l'effet de la pression, comme dans le cas des joints d'étanchéité interfaciaux radiaux à jeu positif décrits dans la demande de brevet 5 anglais n° 7932750. Dans, ces joints d’étanchéité interfaciaux, le dispositif de régulation d’écoulement peut comprendre un élément pouvant fléchir sous l'effet de la pression qui comprend un organe annulaire comportant des anneaux radialement intérieur et extérieur ri-10 gides dont l'un est mobile dans le sens axial et soutient un élément élastique intermédiaire, et une partie annulaire qui soutient l'autre anneau de l'élément pouvant fléchir et qui positionne radialement l'anneau axiale-ment mobile et est en contact étanche avec lui- On ob-15 tient ainsi une région de basse pression derrière au moins une. partie de l'élément pouvant fléchir et une charge tant sur l’anneau intérieur que sur l’anneau extérieur, la charge nette sur la face arrière de l'anneau d'amont mobile dans le sens axial est qualifiée de charge préa-20 lahle imposée sur l'élément pouvant fléchir- la partie annulaire qui est elle-même axialement mobile est positionnée radialement et est scellée dans un support annulaire supportant l'élément de travail pouvant fléchir du * joint d'étanchéité,de telle sorte que la charge imposée sur 25 le dispositif de régulation d’écoulement, déterminant le flux de fluide de refroidissement, est transmise à une partie de la face d'envers de l'élément de travail pouvant fléchir pour exercer une charge préalable sur cet élément.

30 l'application d'une charge préalable sur l'élément pouvant fléchir qui règle 1’écoulement et la transmission de la charge totale du dispositif de .régulation d’écoulement eh vue de l’utiliser comme une charge pamlatflesr l'élément de travail pouvant fléchir, augmente la fer-^ 35 meté du film de fluide entre les faces coopérantes du dis positif de régulation d’écoulement et les faces de travail.du joint d*étanchéité, respectivement, dans une mesure con- / i 1« 5 sidérable, par exemple d'un facteur 10. ·

Dans une forme d'exécution préférée, le support annulaire est sollicité ou peut liêtreudansvle^sens axial ou dans la direction de 1’ élément-de travail qui comprend 5 'un anneau d’aval en substance rigide supporté par le suppôt annulaire et relié à un organe annulaire d’amont- flexible relativement mince à une partie duquel est transmise toute la charge* imposée sur le dispositif de réguLation d* écouLemeri et une différence de pression relativement faible* est éta-J 10 blie de part et d’autre de la partie de l’organe annulaire I * ‘flexible située dans les zones d’amont du dispositif deréguLa- j tion d’écoulement et de l’élément de travail. On peut I obtenir cette faible différence de pression dans une construction du type dan's lequel un fluide tampon est 15 utilisé aussi comme fluide de refroidissement dans un ' joint d'étanchéité interfacial radial, en disposant les zcnes d’admission du dispositif de régulation d’écoulement et les faces de travail d'étanchéité, respectivement, l'une près de l'autre ou, en outre, lorsque le fluide de re-froi-20 dissement fourni au dispositif*:de.régulation d’écoulement est isolé de manière étanche du fluide sous pression élevée scellé, en fournissant les deux fluides en substance à la même pression.

La partie annulaire du dispositif de rêgulationcPé-25 coulement peut être disposée radialement dans le support annulaire et peut être scellée à celui-ci ,par tout moyen approprié d'une fermeté inférieure à celle du film entre les faces coopérantes, par exemple un anneau d'étanchéité ou de préférence une membrane d’étanchéité an-30 nulaire. Ceci rend le dispositif de régulation d’écoùlenmt à même de-s’orienter librement lui-même en fonction des flexions de l’élément de travail et permet ainsi.le maintien de l’aisance.réglée entre les faces coopérantes-du dispositif "de r égulat ion* d’écoulement.

35 L'invention est aussi applicable à des joints d'étanchéité à la vapeur dans lesquels il est difficile de maîtriser l'emplacement où une vaporisation se pro- U - » « 6 duitjcar le dispositif de régulation d'écoulement -peut être utilisée pour imposer 1'endroit du refroidissement dans une région circonférentielle-choisie d'au moins un des éléments de travail du joint d'étanchéité à la vapeur. 5 I*e dispositif de régulatiôn d'écoulement ccnfonne à l'invention assure un écoulement qui est proportionnel à la quatrième puissance de la perte de charge au niveau de ses faces annulaires coopérantes, ce qui contraste avec les relations linéaires ou de racine carrée que l'on 10 obtient respectivement dans des étrangleurs laminaires et turbulents tels que des tubes capillaires et des orifices étranglés, respectivement, utilisés pour le réglage de paliers hydrostatiques classiques.

Il est à noter que dans un joint d'étanchéité 15 interfacial tampon à jeu positif et à élément de travail pouvant fléchir, l'efficacité de la convergence géométrique entre les faces de travail du joint d'étanchéité pour la production de la fermeté du film est diminuée par toute diminution de la viscosité du fluide à mesure 20 que la température du fluide*de réglage du.jeu augmente vers l'aval- Grâce à l’invention, les effets nuisibles éventuels des variations·de viscosité sont maîtrisés-Pour bien faire comprendre l'invention, on la décrira ci-après,à titre d'exemple, avec référence aux 25 dessins annexés, dans lesquels : la Pig. 1 est une vue en coupe d'une forme d'e-. xécution d'un joint d'étanchéité interfacial radial à jeu positif comportant deux faces d'étanchéité pouvant tourner l'ure par rapport à l'autre et comprenant un dis-30 positif de régulation d'écoulement conforme à l'invention, et le? Fig- 2 et 3 sont des vues en coupe d'autres formes d'exécution.

Corme le montre la ïlg. 1, un carter 11 présente une ouverture traversée par un arbre rotatif 12 et 35 Un joint d'éranchéité doit être établi entre une région 13 de fluide sous baute, pression et une région l1* de . fluide sous basse pression.

- ·.·..

« 7

Un contre-plateau 20 est monté, au moyen 'd’une partie de montage-.20A qu'il 'comporte, dans leeerbeç présente du jeu tout autour de -l'arbre 12, est en contast étanche-avec le carter 11 au moyen d’anneaux d’étanchéité 23 et est em-5 pêché de tourner par une cheville 26·

La partie d’extrémité droite du contre-plateau (sur le dessin) constitue un élément de travail .21 qui forme l’une de deux faces d’étanchéité 25 pouvant I tourner l’une par rapport à l’autre d’un joint d’étan-' 10 chéitê interfacial radial à jeu positif.

* · Une bague 16 est montée de manière à tourner avec l'arbre 12 au moyen d'une partie de montage 16A qu’ells- emporte et qui est davetea à l’arbre p’ar un boulon vissé l8 ai un autre moyen adéquat tel qu'une cheville. La partie de montage 15 16A comprend deux sections qui sont boulonnées l’une à ' l'autre et des anneaux d'étanchéité 19 et 19A empêchent toute fuite entre la partie de montage 16A de la bague et l’arbre 12 et entre les sections de la partie de montage. La partie d’extrémité gauche de la bague 16 (sur le [ 20 dessin) constitue un -autre élément de travail 121 qui forme l'autre face 125 des deux faces d’étanchéité du joint d'étanchéité interfacial qui peuvent tourner l’une par rapport à l'autre.

Le joint d'étanchéité interfacial fonctionne 25 comme décrit dans la demande de brevet anglais n° 7932758 - à laquelle on peut se référer.

Le joint d'étanchéité interfacial représenté \ aux dessins est du type tampon et du fluide sous une i pression supérieure à celle régnant dans la région 13 30 est introduit par le conduit 15 dans le carter 11 dans un passage 22 prévu dans la partie 20A du contre-plateau, puis dans une région 17 située entre la périphérie interne et la périphérie externe des faces 2.5, 125-Du fluide s'écoule par conséquent- à partir de la . 35 région 17 radialement vers l’intérieur sur des zones coo pérantes B des faces 25, 125 vers la région 13, et un flux de fluide s’écoule aussi à partir de la région 17 8 radialement vers l'extérieur sur des zones coopérantes A des faces 25, 125 vers la région l1*. Le fluide tampon qui s'écoule vers l'extérieur est évacué et est ensuite recyclé par un conduit 15A dans le carter 11.

5 Les faces 25, 125 sont usinées radialement pla- '·» | nés au cours de la fabrication. Les éléments de travail i . 21, 121 du contre-plateau et de la bague comprennent des anneaux rigides radialement intérieur et extérieur 21A, 2lB,et 121A, 121B reliés par des parties intermédiaires ! 10 flexibles *+2, l*f2 de manière à former un élément élasti- » que pouvant fléchir sous l'effet de la· pression, tel que, en fonctionnement, en raison de la répartition différentielle de pression à laquelle il est soumis, il fléchisse pour former un passage convergent entre les faces 15 25, I25. Le joint d'étanchéité est dimensionné d'une manière telle que, en fonctionnement, le. jeu minimum entre les faces 25, 125 se présente au niveau de la périphérie externe des zones A et soit de l'ordre de 0,01 mm. Il est à noter qu'une feuillure est prévue près 20 de la périphérie externe pour recevoir des moyens de fixation, par exemple des trous de boulons, des têtes, de boulons, etc. et qte cette feuillure est décalée vers l'arrière de la face d'étanchéité dans une mesure largement supérieure à la dimension de l'intervalle, la sec-25 tion à feuillure ne faisant par eônséquent pas partie ‘ * de la face d-'étanchéité/ L'écoulement du fluide d'étanchéité entre les faces 25, 125 dont l'une tourne à grande vitesse par rapport à l'autre produit une grande quantité de chaleur, 30 principalement par cisaillement du film de fluide.

Pour dissiper cette chaleur, on utilise le système que l'on décrira ci-après. Le système représenté est en substance identique pour la bague 16 et le contre-plateau 20, sauf que l’un est.', une 35 copie énantiomorphe de !j. ' autre comme le montre le dessin- Pour éviter tout double emploi, les deux systèmes de refroidissement seront décrits ensemble.

Λ a l 9

Une partie annulaire 2V, 12V est prévue dans un S espace 27, 127 à l'intérieur d'un support annulaire à- double paroi 20B, l6B du contre-plateau 20 et de la ba-gue 16, respectivement, le support 20B, l6B étant sup-5 porté et maintenu dans le sens radial par la partie de montage 20A, 16A par l'intermédiaire d’un élsimt d’âandiéité diaphragme métallique flexible ou à membrane VO, lV0.‘. La partie annulaire 2V, 12V est supportée et maintenue dans le sens radial par le support 20B, l6B par l'inter-10 médiaire d'un élément d’étanchéité à diaphragme métallique .flexible ou à membrane 2B, 12B, divisant ainsi l’espace 27, 127 en deux zones 29, 129 et 30, 130, se^ trouvant res-pectivemert scus uœ pression jhfémeure-et^us une-p^s^n s^éieure.

La partie annulaire 2V, 12V présente une gorge 15 annulaire à échelon 31, 131 Qui s'ouvre vers l'arbre 12 et vers l'envers de l'élément de travail. 21, 121 correspondant. Un élément annulaire de section en L, 32., 132, formant un élément pouvant fléchir sous l'effet de la pression, comprend un anneau d'amont épais, en substan-20 ce rigide 35A, 13 5A radialement intérieur et axialement en contact à coulissement avec la gorge 31, 131, l'é- tancb.éitê de cet anneau dans la gorge étant assurée par

Iun anneau d'étanchéité 33, 133« La partie radialement externe de l'élément de section en L comprend un anneau 25 d'aval en substance rigide 35B, 135® qui est supporté par la partie annulaire 2V, 12V et les deux anneaux 35A et 135A, 35b et 135® sont reliés par une partie intermédiaire flexible plus mince 35, 135- Le système de refroidissement dans le contre-plateau 20 et dans la'bague 30 l6 comprend donc'deux faces coopérantes dont l’Une, V3, 1V3, est formée par l'élément en L flexible 32, 132 et dont l'autre, VV, lW3 est formée par une partie de l'envers de l'élément de travail 21, 121'. Les faces V3, VV et IV3, iV-l· coopèrent d'une manière analogue à 35 celle selon laquelle les faces d'étanchéité 25, 125 coo- .

J pèrent-l'une avec l'autre, sauf que les faces V3, VV et I 1V3, lW ne peuvent pas tourner l'une par rapport à I / B / Λ 10 1’autre.

La zone 30, 130 s'étend autour de la périphérie interne de la partie annulaire 2h, 12.½ et de l'élément en L 32, 132 et est en communication avec la région 17 5 par des lumières périphériques ^1, 1^1 traversant les faces 25, 12^» les lumières *+l étant en communication avec la source Vy de fluide sous haute pression provenant du passage 22 prévu dans la partie de montage 20A du contre-plateau. Quoiqu'une fraction de ce fluide s'é-10 chappe entre les faces d'étanchéité 2*Γ, 12JT et soit évacuée, les lumières périphériques *HL, 1*4-1 peuvent néanmoins être traitées comme si elles étaient en substance à la même pression que la source de haute pression.

15 On comprendra que les extrémités gauches de la partie 2½ et de l'élément 32 et les extrémités droites de la partie 12½ et de l'élément 132 sont soumises à cet cette haute pression, sollicitant ainsi l'élément 32, ‘132 pouvant fléchir vers la face coopérante *fh, 1½½ et parta-20 géant la charge entre les anneaux intérieur et extérieur 35A, 13?A et 3!?B, 1355- La charge nette agissant sur les anneaux 35A et 135A, respectivement, après soustraction de la charge produite par la répartition de la pression entre les faces coopérantes ½3, et ^3, 1*A-, repré-25 sente une charge préalable agissant sur l'élément en L 32, 132. De plus, les pressions agissant sur les extrémités gauche? et droites des supports 20B, 16B, respectivement, sont en équilibre de sorte que le contre-plateau 20 et la bague 16 sont sollicités socialement l'un vers 30 l'autre et que l'ënsemble de la charge exercée sur le dispositif de régulation d’écoulement est transmis à la partie-de l’envers de l’élément de travail-21, 121 qui forme la face coopérante lVf.

La rrne 29, 129 radialement extérieure des élé-35 ments en 1 32, 132 et les espaces entre l'arrière des parties flexibles des éléments en L et les anneaux d'étanchéité 33« 133 sont raccordés à la pression la plus

/.-N

11 "basse du système dans la région 1½ par des lumières 36, 136 et 37, 137-

En fonctionnement, du fluide s'écoule · *' à partir de la zone 30, 130, dans le sens radial, vers 5 l'extérieur à partir de la zone d'admission du système de refroidissement à la périphérie interne des faces **3, *Α et 1^3, lM* vers la périphérie externe de ces faces, c'est-à-dire vers la zone d'aval du système de refroidissement, et ce fluicfe crée une répartition de pression 10 sur les envers des éléments de travail 21, 121 qui varie de la haute pression en 30, 130 à la basse pression de' la région üA. Cette répartition^de pression as- · sure le soutien des parois des éléments de travail 2l·, . 121 de sorte que l’épaisseur de ces parois peut être ré-15 duite au minimum en vue d'un refroidissement maximum.

Ainsi, étant donné que ces parois sont relativement minces, elles peuvent être faites de matières à faible conductivité, par exemple d'aciers inoxydables choisis pour leur résistance à la corrosion.

20 Les faces ^3, 1^3 des éléments en L 3^, 13^ sont dimensionnées et agencées de manière que, bien qu'elles soient usinées à plat au cours de la fabrication, elles fléchissent en fonctionnement de telle sorte que le jeu minimum entre ces faces et les faces coopérantes Mt, 25 se présente au niveau de la périphérie extérieure des faces coopérantes ou près de celle -ci. Le jeu minimum peut être de l'ordre de 0,05 mm* .

De plus, les diaphragmes d'étanchéité 28, 128 et *K), 1*+0 permettent, à l'ensemble du dispositif de régu-^ 30 lation d'écoulement de se déplacer axialement pour s'adapter au déplacement relatif entre .la face coopérante *A, lkA et les parties 20C,l6C du support. 20B,l6B, pour permettre des déplacements axiaux relatifs entre les parties 20C, l6C du support et le resté du support 2QB, 35 l6B et établir la fermeté requise du film entre les faces coopérantes A3, et 1A3, lHA. Le film présent entre les faces d'étanchéité 25, 125 a une fermeté axiale 12 qui est supérieure à celle de la partie flexible 42, l42 de l'élément de travail 21, 121.

JL*·écoulement du fluide-de-refroidissement sur l’envers àes--élénents de travail 21, 121 est 5 rqpe par le jeu séparant les faces coopérantes 43, 44 et 143, l44 et est réparti .de manière uniforme dans le sens circonférentiel sur l'envers de l'élément de travail 21, 121.

La forme d'exécution de la Fig. 2 diffère essen-10 tiellement de celle de la Fig. 1 par le fait que le fluide de refroidissement est introduit par le passage 22, 122 entre les faces coopérantes 43, 44 et l43, l44 par une zone d'admission située entre leurs périphéries externe et interne au lieu de l’être au niveau de 15 leur périphérie interne.

Pans cette forme d'exécution, la partie annulaire 24, 124 présente une gorge annulaire à échelon à double paroi 31,‘131 qui ne s’ouvre que vers l'envers de l'élément de travail correspondant 21, -121 et qui est 20 positionnée dans le sens radial et scellée de manière ' étanche par rapport au support annulaire 20B, 16B au moyen du diaphragme ou de la membrane d'étanchéité -flexible 4θ, l4o qui supporte aussi le support annulaire par rapport à la .partie de montage 2QA du contre-pla-25 teau 20. L'élément annulaire 32, 132 a une section transversale en forme de T, le passage 22, 122 traversant le montant du T et s'ouvrant sur la face d’étanchéité 25, 125 correspondante. Le montant de l'élément en 3? 32, 132 est en contact de coulissement axial avec la 30 gorge 31, 131 et son étanchéité dans la gorge est assurée par des anneaux toriques 33, 133, 34, 134- Le montant de l'élément en forme de T qui est épais et en substance rigide, constitue un anneau d'amont 35A, 135A qui est équivalent à l'anneau d'amont radialement intérieur 35A, 35 135A de la Fig. 1. L'anneau d’amont 35A, 135A est relié à des anneaux d'aval rigides radialement intérieur et extérieur 35B, 135b qui sont équivalents à l'anneau d'a-

/ /N

I 13 lï h . val radialement extérieur 35B» 135¾ de la Fig. 1, par S des parties intermédiaires flexibles pins minces 35» ' 135 équivalant à la partie intermédiaire 35» 135 de la Fig. 1. le dispositif de régulation d'écoulement de 5 la Fig. 2 comporte-donc deux zones d'aval.

L'élément de travail 21, 121 a également une section en T et son montant est épais et en substance rigide et forme un anneau dî amont 21A, 121A à travers lequel s'étend le passage 22, 122 et qui équivaut à 10 l'anneau d'amont radialement intérieur 21A, 121A de la Fig. 1. L'anneau d'amont 21A, 121A est relié par des parties intermédiaires flexibles plus minces ^2, 1^-2 (équivalant à la partie intermédiaire ^2, lH-2 de la Fig. 1) à des anneaux d'aval· en substance ri-15 gides radialement intérieur et extérieur 21B, I121B (équivalant à l'anneau d'aval 21B, 121B de la

Fig. 1). Les faces coopérantes **3 et 1¾ et i¥* du dispositif de régulation d'écoulement sont famées par les faces opposées de l'élément annulaire 32, 132 et par une 20 partie de l'envers de l'élément de travail 21, 121 formé dans ce cas par l'anneau 214, 121A.Contrairement à ce que montre la Fig. 1, la zone 29,:129 de cette forme d'exécution comporte des parties radialement interne et externe qui.:communiquent par des lumières radiales 38, 138 dans 25 la..partie-annulaire 2^-* ll^f et la· zone 3.9.» 130, est^placée dans l'axe de-la zone 29, 12^ et communique directement avec le passage 22, 122.

Pendant le fonctionnement du dispositif de la Kg.3 le fluide de refroidissement amené par les passages-22, 30 122: à la zone d'admission du dispositif de régulation d'é coulement, s'écoule radialement vers 1'intérieur-et-vers l'extérieur vers les zones d'aval du dispositif de-régulation d'écoulement au'niveau des périphéries-externe ut Interne des faces coopérantes ^3,1^ et 1^3, l¥f (lôéeoiienajb 35 âiiigé-radialement vers l'intérieur dans la partie Interne de la zone 29, 129 s'échappant par les lumières radiales 38, 138 vers la partie externe de la zone 29, l*f 129, puis par les lumières 37» 137 vers la région 1½).

Les périphéries interne et externe des parties 2*+, 12*+ peuvent être prolongées, comme indiqué aux dessins, vers l’envers de l'élément de travail 21, 121 pour 5 amener le fluide à s'écouler en contact avec l'envers de l'élément de travail à me vitesse relativement élevée.

Bien que. dans 1er. formes d'exécution des Fig. 1 et 2, un écoulement de-fluide de refroidissement ait été décrit dans le contre-plateau S>0 et dans l'anneau 16 pour 10 refroidir les deux faces d'étanchéité 25,'.125, cet écoulement pourrait n'être prévu que dans un seul de ces éléments si ceci donnait un refroidissement adéquat. Un tel agencement est représenté sur la Fig. 3 dans laquelle ' des moyens sont prévus pour produire un écoulement de flui-15 de tampon de refroidissement dans le contre-plateau 20 d'une manière semblable à celle utilisée dans la forme d'exécution représentée sur la Fig. 1-

La forme d'exécution représentée sur la Fig. 3 diffère de celle représentée sur la Fig. 1 par le fait 20 que l'anneau d'aval 21B de l'élément de travail est prolongé azialement dans une gorge annulaire à échelon dans le support annulaire 20B et est supporté contre un épaulement radial de la.gorge prévue dans ce support. L'anneau 21B présente un chanfrein déterminant un espace 25 qui communique avec, la zone 29 par des lumières 37 et un jeu est prévu entre la périphérie radialement externe de l'anneau 21B et la périphérie adjacente de la gorge à échelon pour faire communiquer l'espace V.6 avec la région sons hasse pression 1½. lin élément annulaire d'a-30 mont flexible relativement mince *+2 est relié à l'anneau 21B et constitue, à l'exception d'une racine annulaire 21 h radialenent interne et en substance rigide, l'envers de l'élément de travail 21. Une partie de cet élément annulaire flexible hZ forme la face qui coopère avec 35 la face formée par l'élément annulaire kz et l'ensemble de la charge exercée sur le dispositif detégulation d'éocu-lement est transmis à cette partie de l'élément annulaire

A

! ' * · ! 15 flexible bZ. Dans cette construction, une différence de pression relativement faible peut être établie de -part et d'autre de la partie de l'élément annulaire flexible bZ dans les zones d’amont et d’admiss-i-en-de-1’ élé-· 5 ment-_de-travail. 21. et- du dispositif de régulation d’écoulement. Dans cette forme d’exécution, la convergence minimum entre les faces coopérantes ^3, Mine se situe pas au niveau de sa périphérie radialement externe, mais près de celle-ci.

10 Le fluide tampon de refroidissement est avanta geusement un liquide tel que de l'huile ou de l'eau, mais peut être un gaz tel que de l'air comprimé. De plus, le fluide tampon peut être refroidi avant d'être amené au joint d'étanchéité pour favoriser le refroidissement.

15 Diverses modifications peuvent être prévues

Isans sortir du cadre de l'invention. Par exemple,.au lieu d'utiliser le fluide tampon comme fluide-de refroidissement dans un joint d'étanchéité tampon, on-peut utiliser comme fluide de refroidissement un autre fluide 20 isolé de manière étanche par rapport au fluide tampon.

De plus, dans des joints d'étanchéité interfaciaux radiaux à jeu positif dans lesquels le fluide scellé sous I haute pression est utilisé pour limiter les fuites du joint d'étanchéité comme décrit dans la demande de brevet « 2>5 anglais de la Demanderesse n° 793£758 mentionnée;,plus haut, le fluide de refroidissement peut être introduit à partir de la région sous haute pression 13 entre les fèces coopérantes du dispositif de régulation d’écoulement.

Dans ce cas,"le fluide scellé sous haute pression uti-30 lise pour le refroidissement peut être renvoyé vers la ! source de fluide scellé sous haute pression à travers ! une zone soumise à .unie .pression comprise entre, celles des i régions sous haute et .sous hasse pression. Au lieu de comprendre un élément superficiel en matière-élastique 35 flexible comme décrit qui garantit une convergence -de I configuration généralement conique*- l’élément pouvant J fléchir peut comprendre un élément--du genre-piston-qui 16 comporte une membrane superficielle attachée et qui peut être déplacé par rapport à la partie annulaire à Rencontre d’une charge élastique par la pression répartie entre les faces coopérantes du dispositif de régulation 5 d* écoulement en vue de produire une convergence de configuration en échelon.

" Ha ( *

Claims

1 17

1.- Dispositif de régulation de l’écoulement d’un fluide, caractérisé en ce qu’il présente deux faces annu- Ilaires coopérantes opposées, un dispositif pour intro-5 duire du fluide entre ces faces, au niveau d’une zone d’admission qu’il comporte, de manière que ce fluide s’écoule radialement vers au moins une zone d’aval qu’il comporte, une des faces étant sollicitée ou pouvant être sollicitée vers l’autre face et comprenant un élément 10 élastique ou sollicité élastiquement qui peut fléchir ! sous l’effet de la pression et qui, en fonctionnement, fléchit pour former, entre les faces coopérantes, un jeu qui converge vers la zone d’aval ou vers chacune des zones d’aval. 15 2·- Dispositif de régulation d’écoulement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l’élément pouvant fléchir sous l’effet de la pression comprend un élément annulaire comportant des anneaux d’amont et d’aval en substance rigides qui supportent un ou plusieurs • 20 éléments élastiques intermédiaires, l’anneau ou les an neaux d’aval étant supportés par une partie annulaire qui positionne radialement l’anneau d’amont et qui est scellée à célui-ci de manière à former une région sous bas-! * se pression derrière au moins une partie de l’élément 25 pouvant fléchir et à partager la charge entre les anneaux d’amont et d’aval.

3·- Dispositif de régulation d’écoulement suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la partie annulaire est positionnée radialement et est scellée par 30 des moyens élastiques. If.- Dispositif de régulation d’écoulement suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen élastique est un diaphragme flexible ou une membrane d’étanchéité. 35 -5·" Dispositif de régulation d’écoulement suivant l’une quelconque des revendications 2 à *f, caractérisé en ce que la partie annulaire est montée sur un support 18 * annulaire et dans celui-ci » ce support supportant un élément de travail dont une partie de l’envers forme 1*autre face coopérante-

6.- Dispositif de régulation d’écoulement suivant 5 la revendication 5j caractérisé en ce que l’élément de travail est lui-même un élément pouvant fléchir sous l’effet de la pression de manière à permettre à l’envers de l’élément de travail de se déplacer et la charge ......... exercée est transmise à la dite partie de l’envers de > 10 l’élément de travail.

7·- Dispositif de régulation d’écoulement suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le support annulaire est sollicité dans le sens axial ou peut être sollicité dans le sens axial en direction de l’élément de 15 travaili l’élément de travail comprend un anneau d’aval en substance rigide supporté par le support annulaire et relié à un‘élément annulaire d’amont flexible relativement mince à une partie duquel est transmis l’ensemble de la charge exercée et une différence de pression relative-20 ment faible est établie de part et d’autre de la partie de l’élément annulaire flexible située dans ses zones d’amont et d’admission, et dans celles de l’élément de travail.

8·- Dispositif de régulation d’écoulement suivant 25 l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la zone d’admission est située au niveau d’une région périphérique des faces coopérantes et une zone d’aval d’aval est disposée au niveau de l’autre région périphérique des faces coopérantes. 30 9·“ Dispositif de régulation d’écoulement suivant l’une quelconque des revendications 1 à 7* caractérisé en ce que la zone d’admission est située au niveau d’une région intermédiaire des faces coopérantes, et deux zones d’aval sont situées au niveau des régions périphériques 35 interne et externe des faces coopérantes.

10·- Dispositif de régulation d’écoulement suivant l’une quelconque des revendications 1 à 9? caractérisé / > 19 en ce que le fluide est un fluide tampon amené aux faces d’étanchéité d,un joint d’étanchéité interfacial radial à jeu positif. Il·- Joint d’étanchéité interfacial radial à jeu 5 positif comprenant un dispositif de régulation d’écoulement suivant l’une quelconque des revendications 1 à 10.