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" Tresse-étoupe à rechargement tangentiel et à garnitures fractionnées indépendantes "
La disposition du presse-étoupe, objet de la présente invention, est basée sur un principe différent de ceux habituelle- ment employés; il comporte, en effet. une on plusieurs garni- tures à reohargement tangentiel.
Alors que, dans,les presse-étoupe du type courant.
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le montage des garnitures, qu'elles soient constituées par des tresses, des anneaux métalliques ou moulés ou par une matière plastique amorphe, se fait parallèlement à l'axe de l'arbre; dans le presse-étoupe,objet de la présente invention, la matière constituant la garniture est refoulée sous pression dans un espace annulaire par un canal débouchant tangentiellement dans cet espace, de sorte que l'application de ladite matière autour de l'arbre en rotation se fait directement par compression radiale autour de cet arbre et non par f efoulement longitudinal, comme il est d'usage courant.
De plus, pour compenser progressivement l'usure de la garniture et permettre à la fois son application permanente sur l'arbre et son remplacement par de nouvelles quantités de matière plastique, l'espace annulaire précité est de volume décroissant, depuis le point d'entrée jusqu'à la fin de sa révolution complète autour de l'arbre.
En outre, dans la majorité des cas, la garniture est divisée en plusieurs étages fractionnés. Indépendante les uns des autres et comportant chacun leur espace annulaire propre précité à volume décroissant et leur dispositif de remplissage sous pression, par canal tangentiel.
Enfin, suivant un autre objet de la présente invention, il est prévu, pour améliorer l'étanchéité, de canneler circulai- rement les arbres en rotation ou leurs fourrures, au niveau de chacune des garnitures, tant pour augmenter la surface de contact entre le garnissage plastique et l'arbre que pour opposer à la fuite un effet de labyrinthe.
Ce système de presse-étoupe à rechargement tangentiel et à garnitures fractionnées en plusieurs étages permet donc.ce
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que l'on ne peut obtenir aveo les presse-étoupe de type connu, non seulement de resserrer en marche la garniture de tel ou tel étage laissant fuir du fluide, mais, également, et surtout, de recharger, toujours sans arrêter la rotation de l'arbre, tel ou tel étage, en introduisant une nouvelle fraction de charge, et ce, aussi longtemps qu'on le désire, et tant que l'arbre ou sa fourrure ne présente pas de traces d'usure incompatibles avec une bonne marche de la maohine.
C'est donc un avantage im- portant pour les machines devant effectuer un service continu de très longue durée, et dont les arrêts pour rechargement des garnitures d'étanchéité présentent des inconvénients toujours on ér eux.
Ce nouveau presse-étoupe peut donc conduire, dans certains cas, jusqu'à éviter l'installation de machines de remplacement.
Il présente encore l'avantage de donner la possibilité d'agir en marche sur l'étage-exact pouvant présenter une fuite, puisque l'on peut de façon simple être renseigné sur la pression intermédiaire de chaque étage, ainsi que sur 1 état d'usure de sa matière plastique, alors que, dans les presse-étoupe courants, ceci n'est pas possible, le dispositif de serrage habituel par action parallèle à l'axe de l'arbre rotatif intéressant toutes les garnitures à la fois.
Enfin, l'encombrement longitudinal des machines- , pompes, turbines etc.. - munies de ce presse-étoupe à recharge- ment tangentiel, peut être réduit de la longueur normalement né- cessaire pour reouler le chapeau de presse-étoupe et en permet- tre le rechargement.
Dans bien des cas, et en particulier pour les pompes portant leur turbine en porte-à-faux, ce nouveau presse- étoupe à rechargement tangentiel conduit enfin à une réduction avantageuse de ce porte-à-faux et à une diminution du poids
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de la machine.
Il est applicable aux pompes centrifuges,turbines à vapeur, à gaz on hydrauliques, aux surpresseurs d'air on de gaz, et à toutes machines rotatives comportant des fluides sous pres- sion ouous vide. Il convient également aux machinea à pistons de toutes natures, sous réserve, dans ce cas, de ne pas oanneler les arbres ou leurs fourrures pour permettre leurs mouvements parallèlement leurs axez.
La matière même constituant la garniture, qui n'est pas visée par la présente demande de brevet, peut être indifféremment constituée par de la tresse ou des matières plastiques d'usage courant dans l'industrie. des dernières, généralement composées de pâtes de métaux tendres et de graphites, paraissent cependant les mieux appropriées. Leur matière doit d'ailleurs toujours être en support avec la nature du fluide dont on veut intercepter la fuite, pour pouvoir y résister chimiquement.
L'invention sera de toute façon bien comprise en se reportant au dessin ci-annexé, donné seulement à titre d'indica- tion.
Dans ce dessin :
FIG.1 est une vue d'ensemble extérieure;
FIG,2 en est une coupe longitudinale suivant 2-2 de figure 1; FIG.3 est une coupe transversale suivant 3-3 de la même figure 1,
FIG.4 est une coupe analogue à oelle de la figure 3, mais dans le cas d'une variante de réalisation dont :
Fig/.5 représente, en perspective, l'organe modifié;
FIG.6 représente un des modes possibles de recharge- ment des garnitures;
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FIG.7 est une vue d'ensemble en perspective;
FIG.8. et 9 montrent des dispositifs pour maintenir constan- te la pression de la garniture, FIG.10 est une vue en coupe transversale suivant 10-10 de figure 11 dans le cas d'une variante de réalisation; FIG.11 en est une coupe axiale suivant II de fig.10;
FIG.12 représente une autre variante de réalisation.
Comme le montrent les figures 1, 2, 3, 4 et 7, l'ensemble se compose d'un boitard a, faisant partie'd'un corps de pompe de turbine ou de surpresseur, ou rapporté dessus. Les espaces de garnissage ± ( figures 2, 3, 4) sont délimités par des anneaux coupés b ( figures 2 et 3), usinés intérieurement par fraisage en forme de spirale, de façon à réaliser l'épaisseur décroissante de la garniture.
Entre chacun des anneaux b est intercalée une lanterne c ( fig.2) servant à recueillir les fuites des garnitures placées immédiatement à leur amont, soit pour les ramener sur la machine vers un étage de fluide légèrement inférieur, ainsi qu'il est de pratique courante, soit pour les évacuer à l'extérieur de la ma- chine; ces mêmes lanternes e peuvent également servir à amener sous pression de l'eau ou un liquide approprié afin d'éviter la pette du liquide s'échappant par la fuite de la garniture amont.
Un grain de fond! ( fig.2), limite la garniture de plus haute pression. Un bouchon fileté e ( fig.2 et 7) bloque de façon immuable l'empilage des pièces b, c, d. Ce bouchon est lui- même freiné afin de ne pouvoir se desserrer pendant le fonctionne- ment de la machine.
On voit donc que l'étanchéité de la garniture est absolument indépendante du serrage axial de cette pièce, ce serra- ge étant définitif et freiné dès le montage du presse-étoupe.
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Les anneaux b et les lanternes o sont maintenue dans leur position en regard de leurs orifices de rechargement respectifs par un clavetage longitudinal 1 visible sur les figures 3 et 4.
En variante, les espaces peuvent être délimités par une pièce b' ( fig.4 et 5), maintenue en place par un ergot s'encas- trant de part et d'autre dans les lanternes voisines o fixées elles- mêmes dans le boitard a par leur olavetage longitudinal I.
Dans la figure 2,f représente les cannelures circulaires pratiquées sur l'arbre r au droit de chaque garniture.
La mise en place de la matière constituant le garnissage se fait par refoulement dans le conduit tangentiel h ( fig.3,4,8 et 9), celui-ci pouvant être, sans inconvénient, de section circulaire ou rectangulaire, suivant les procédés d'usinage ou de montage choi- sis.
Le refoulement sous pression de la matière plastique peut être effeotué par des dispositions variées tels que des bou- chons i solidaires de pistons ( fig.2 et 3) et vissés sur les embouts filetés faisant corps avec le boitard a ou rapportés sur lui. En vissant le bouchon i. le piston 2 avance en refoulant une provision de matière plastique préalablement placée dans le conduit h.
On peut aussi utiliser, pour ce refoulement sous pression, une pompe analogue à celles du type en usage dans l'industrie pour charger les graisses dans les articulations des machines. Dans ce cas, un bouchon l ( fig.4) est prévu, bouchon à la place duquel l'extrémité de la pompe peut être vissée par l'intermédiaire d'un raccord spécial,- tel que celui $ représenté figure 6, et relié à la pompe par un tuyau flexible arme v.
Pour éviter le reflux de la matière plastique de l'espace annulaire vers le conduit h de chargement. pendant l'ouverture de ce conduit, pour l'introduction d'un appoint de matière, il est
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prévu ( et ceci dépend en particulier des écarts de pression admis d'un étage à l'autre), un dispositif de retenue tel qu'une rampe formant rétrécissement dans le sens du reflux, conformément à k ( fig.3) ou une vis formant bouchon, telle qu'en m ( fig. 4) ou tout autre dispositif ou clapet équivalent.
L'on conçoit que l'usinage des piéces b ou b' en forme 'de spirale, conditionnant une épaisseur décroissante de la gar- niture depuis son point d'introduction dans l'espace g jusqu'à sa révolution complète autour de l'arbre, assure une application constante de la matière plastique sur toute sa périphérie, dans un plan diamétral à cet arbre.
En effet, chaque section élé- mentaire de matière plastique considérée disparaissant par usure au contact de l'arbre en rotation, entraîne une diminution d'épais- seur de cette matière; cette perte d'épaisseur se trouve automa- tiquement compensée chaque fois que l'on refoule un nouvel ap- point de matière, l'ensemble de celle-ci tournant dans son loge- ment ( espace fig.2 et 4) dans le sens de la fléchge n ( qui est celui de la rotation de l'arbre) et lui faisant occuper une nouvelle position correspondant à son épaisseur exacte.
Il est donc possible de régler, en tous points et à la même valeur, la pression de la garniture sur l'arbre, en adaptant la progressivité de la spirale à l'usure de la garniture. Or, cette progressivité étant déterminée par l'usinage des pièces! ou b'. il est facile de réaliser cet usinage en fonction de la qua- lité de la garniture utilisée et de ses conditions de travail.
En cas de nécessité, cette pression de la garniture sur l'arbre peut être maintenue constante par différents moyens.
Comme le représente la figure 8, le piston et le bouchon fileta 1 forment deux pièces indépendantes l'une de l'au- tre et sont reliées par un ressort à boudin de force appropriée.
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¯a.r s e Pendant le fonctionnement de la machine, le ressort prenant appui à l'intérieur du bouchon i exerce une pression permanente sur le piston et, de là,, sur la charge de matière plastique.
Un index extérieur indique la position du piston et avertit de la nécessité de refaire la charge avant usure totale.
Suivant un autre moyen représenté figure 9 et réalisant une mise automatique sous pression de la matière plastique,le conduit h est mis en communication par un canal u et un poin- teau t avec le fluide sous pression de l'étage amont de la machine. Dans ce cas, le bouchon i est muni d'un joint et est vissé à fond après chaque rechargement de matière plastique, le canal de mise sous pression est disposé de telle façon qu'il ne puisse être mis en communication avec le conduit h rempli de matière plastique, que par l'évidement prévu dans le bouchon i.
L'on peut aussi, en adoptant le montage de la figure o, amener par le pointeau t la pression statique d'un réservoir en charge au-dessus de la machine, et contenant de l'eau ou un liquide approprié, situé à l'altitude convenable pour assu- rer la compression constante de la matière plastique.
Suivant la variante de réalisation représentée sur les figures 10 et 11 le boitard est divisé en deux demi parties a1 ,a assemblées entre elles par brides et boulons 2 et dans lesquelles sont ménagés directement par usinage, dans leur masse, les espaces de garnissage E dont le profil est de section dé- croissante. Les parties restantes 3 entre deux espaces succes- sifs E en constituant les cloisons séparatrices alésées concen- triquement à l'arbre r.
Quant aux embouts w aboutissant, par les conduits h tangentiellement aux espaces g, ils sont déoalés alternative- ment de 180 et sont répartis sur les deux parties al et a2 constitutives du boitard.
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4 désigne une gorge circulaire ménagée dans une des cloi- sons séparatrices 3 pour assurer, si nécessaire, la lubrifica- tion des surfaces de contact.
La figure 12 représente une autre variante de réalisation simplifiée à laquelle l'on peut avantageusement avoir recours en cas de transformation de machines existantes, chaque fois que le permettent les dimensions de la boite à étoupe et si l'on a besoin d'assurer en marche le rechargement de la gar- niture.
Dans cette réalisation, ¯5 désigne une lanterne usinée aux dimensions appropriées pour être, d'une part, placée sur l'arbre r dont l'étanchéité est à assurer et, d'autre part, introduite dans la boite à étoupe 6. Un orifice taraudé 7 est usiné dans le corps 6. Une boite de rechargement 9 est fixée dans cet orifice taraudé tandis qu'un embout lisse 10 pénètre jusque dans la lanterne pour l'empêcher de tourner.
Cette boite de rechargement peut revevor, à la place du bou- chon vissé 11, le raccord de refoulement d'une pompe de garnis- sage. Une vis 12. terminée par un mamelon hémispherique 13, permet l'obturation du conduit de remplissage 14 pendant la pose ou l'enlèvement de la pompe, de manière à empêcher le reflux de la matière plastique.
Une tresse de garde 15 peut être conservée dans le presse-étoupe entre la lanterne 5 et le chapeau 16. nfin,dans le cas où la tresse de garde n'a pas lieu d'être conservée, la lanterne elle-même est sans objet et le garnissage de matière plastique est fait directement dans la boite à étoupe par la boîte et la pompe spéciales.
D'une façon plus générale l'invention ne se limite aucunement au seul mode dxéeution indiqué ci-dessus; elle
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en embrasse, au contraire, toutes les variantes quelle que soit la combinaison que l'on fasse des différentes caractéris- tiques suscitées.
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-EVENDICITIONS -
1.- Presse-étoupe applicable à toute machine rota- tive ou alternative comportant des fluides sous pression ou sous vide, caractérisé en ce que la matière constituant la garniture est refoulée sous pression dans un espace annu- laire par un canal débouchant tangentiellement dans cet espace, de telle sorte que l'application de ladite matière autour de l'arbre se fait directement par compression radia- le sur toute la périphérie dudit arbre.
2.- Presse-étoupe selon la revendication 1 oaracté- risé en ce que l'espace annulaire dans lequel est refoulée tangentiellement la matière constituant la garniture est de volume décroissant depuis le point d'entrée jusqu'à celui final de sa révolution complète autour de l'arbre, pour compenser progressivement l'usure de ladite garniture et permettre à la fois son application permanente sur l'arbre et son remplacement par de nouvelles charges.
3.- Presse-étoupe selon les revendications 1 et 2 dans lequel la garniture est divisée en plusieurs étages fractionnes, indépendants les uns des autres et comportant chacun leur espace annulaire propre qui est à volume déorois- sant depuis le point d'entrée jusqu'à celui final de sa révolution complète autour de l'arbre et leur dispositif individuel de remplissage sous pression par canal tangentiel.