Dispositif d'étanchéité La présente invention a pour objet un dispositif d'étanchéité comprenant un joint en caoutchouc ou matière analogue monté entre deux pièces. suscepti bles de rotation relative dont l'une contient un fluide sous pression relativement faible, caractérisé en ce que le joint comporte un élément annulaire de fixa tion, monté en tension radiale sur l'une de ces pièces et relié par une collerette. souple à une partie de joint frottante, en contact avec l'autre pièce, l'élé ment de fixation annulaire comprenant au moins un bourrelet s'encastrant dans une -rainure circulaire ménagée dans la pièce porteuse correspondante,
ce pendant que la partie de joint frottante est consti tuée par un renflement périphérique de la collerette n'assurant l'étanchéité que par une ou plusieurs sur faces circulaires de contact distinctes, la force d7ap- plication de la partie de joint frottante étant déter minée au moins par la flexion élastique de montage de la collerette.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, diverses formes. d'exécution de l'objet de l'inven tion.
La fig. 1 est une vue en coupe d'une première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en. plan, d'un ressort inclus dans le joint que comprend cette forme d'exécution du dispositif.
La fig. 3 est une vue en coupe d'une autre forme d'exécution.
Les fig. 4 et 5 sont des vues en coupe et de face d'une variante du joint représenté en fig. 3. La fig. 6 est une vue en coupe du joint repré senté en fig.. 4 et. 5,# muni d'un ressort d'écartement de la lèvre..
La fig. 7 est une vue en coupe d'une autre forme d'exécution du dispositif.
-- La fig. 8 est une vue en coupe d'une forme d'exécution un peu différente de celle de la fig. 7. La fig. 9 est une vue en coupe d'une forme d'exé cution assurant une étanchéité sous pression. La fig. 10 est une variante de la fig. 9.
La fig. 11 est une vue en coupe d'une autre forme d'exécution dans laquelle le joint est monté sur -la pièce fixe.
La fig. 12 est une vue en plan d'un ressort inclus dans le joint du dispositif de la fig. 12.
La fig. 13 est une vue en coupe d'une variante du dispositif de la fig. 11.
Les fig. 14. à 20 sont des détails de joints d'au tres formes d'exécution du dispositif.
Les fig. 21 et 22 se rapportent à une forme d'exé cution dans laquelle un joint à lèvre torique est monté sur une partie tournante et assurant dans sa rotation avec celle-ci l'étanchéité d'un carter par appui d'une lèvre contre une paroi perpendiculaire à l'axe de la partie tournante.
La fig. 21 représente le joint emmanché sur l'arbre avant montage et la fig. 22 après montage définitif ; l'étanchéité est obtenue pour une faible pression du fluide et une rotation continue élevée. Les fig. 23 et 24 représentent le même joint sou mis à la même pression, mais tournant à une vitesse moyenne. La fig. 23 montre le joint simplement emmanché sur l'arbre et la fig. 24 le joint définiti vement monté.
Les fig. 25 et 26 se rapportent à une forme d'exécution ayant un joint de type analogue à ceux des fig. 21 à 24, mais présentant des lèvres taillées en biseau et utilisées pour des vitesses de rotation plus faibles.
Les fig. 27 et 28 représentent deux types de joints montés seulement sur l'arbre permettant un centrage meilleur du joint.
La fig. 29 représente une forme d'exécution du dispositif munie du joint de la fig. 27.
Les fig. 30, 31 et 32 représentent des joints pré sentant les mêmes avantages que ceux des fig. 27 et 28 dans le cas où la pression du fluide est appli quée dans l'autre sens.
Les fig. 33 et 34 montrent respectivement une variante du joint représenté en fig. 29 et une forme d'exécution du dispositif présentant ce joint.
Les fig. 35 et 36 représentent respectivement un joint de même conception que celui des figures pré cédentes, et une forme d'exécution du dispositif munie de ce joint.
La fig. 37 se rapporte à une dernière forme d'exécution du dispositif.
Le dispositif d'étanchéité représenté en fig. 1 comprend un joint 1 comportant un élément de fixa tion annulaire 2 logé avec tension dans un logement 3 circulaire pratiqué dans un arbre 4, alors qu'une partie de joint frottante est constituée par une lèvre 5 comportant une double ondulation semi-torique 6, 7, qui vient frotter sur une bague en matière plastique ou autre 8.
Pour augmenter l'effet de la force centrifuge et appuyer la lèvre sur la bague 8, une collerette souple reliant l'élément annulaire à la partie frottante comporte un ressort intérieur 9 formé d'une lame découpée de manière à former une succession de dents 10 (fig. 2).
La fig. 3 montre une autre forme d'exécution selon laquelle le joint comporte deux éléments an nulaires de fixation 11, 12, cette forme d'exécution étant, de préférence, utilisée lorsque l'exécution d'une gorge de talon unique risquerait d'affaiblir exagé rément la partie tournante ;
le joint, en forme de V, comporte, à cet effet, une partie 13 formant man chon sur l'arbre tournant, sur laquelle sont formés les deux éléments de fixation et dans laquelle est logée une partie 14 du ressort découpée selon des dents successives, le ressort comprend également une partie 15 qui s'étend dans la collerette jusqu'à la lèvre 16. On a représenté, aux fig. 4 et 5, le joint d'une variante.
Ce joint 17 est en forme de V et présente, sur la face interne de la collerette reliant l'élément de fixation à la lèvre, des ondulations 18 destinées à prendre appui sur le fluide contenu dans le carter et à écarter la lèvre et l'appliquer ainsi contre la paroi du logement. La variante du joint de la fig. 6 est munie d'un ressort 19 maintenant la collerette 20 écartée.
La forme d'exécution de la fig. 7 présente un joint muni d'un talon 21 et d'une lèvre 22 reliés par une collerette souple ; ce joint assure l'étanchéité extérieure par l'extrémité torique de la lèvre 22 qui s'applique dans l'angle formé par une paroi cylin drique d'un logement 23 et une languette circulaire 24, la lèvre étant montée en tension, arc-boutée en quelque sorte entre les deux appuis.
Une variante du joint comportant deux talons 21a et 2-1b, toujours encastrés dans la partie tour nante, a été indiquée à la fig. 8.
Tous les joints précédemment décrits en réfé rence aux fig. 1 à 8 concernent des formes d'exécu tion du dispositif assurant une étanchéité sans pres sion du fluide ou avec une faible pression.
La fig. 9 montre, en coupe, une forme d'exécu tion comprenant un joint assurant l'étanchéité entre une partie tournante 32 portant une gorge 32a dans laquelle un talon annulaire 33 est monté en tension, et une partie fixe 34 qui reçoit dans un alésage 35 une lèvre frottante 36. Le talon 33 et le livre 36 sont reliés par une collerette souple renfermant un ressort 37 donnant au joint la tension nécessaire.
Un tel joint est capable de résister à une pres sion de fluide s'exerçant suivant la flèche F.
Le frottement de la lèvre tournante 36 contre la paroi fixe du carter peut être bien atténué si les faces d'appui sont rectifiées ou si ces faces sont celles d'une bague en matière plastique encastrée dans le carter.
La fig. 10 montre une variante du dispositif représenté à la fig. 9, dont le joint comporte deux talons 38, 39 montés en tension sur la partie tour nante au lieu d'un seul.
Tous les joints précédemment décrits en réfé rence aux fig. 1 à 10 sont tournants. Leur montage rend nécessaire l'exécution dans la partie tournante de logements circulaires du ou des talons des joints. Cependant, des cas pourraient se présenter où ces gorges ne pourraient être faites. Il est alors possible de réaliser des formes d'exécution du dispositif uti lisant des joints qui ne sont plus tournants ; sans procurer la totale efficacité de ceux décrits précé demment, ces joints sont cependant très supérieurs aux joints courants à lèvres dans les applications où l'étanchéité doit être obtenue sans pression de fluide.
Ainsi, on a représenté à la fig. <B>11</B> une forme d'exécution du dispositif présentant un joint 40 non tournant, dont le talon 41 est encastré dans une par tie fixe 42 et dont la partie frottante est une double ondulation 43, 44 s'appliquant contre la surface cy- lindrique 45 de la partie tournante. Ce joint com porte un ressort lamellé 46, 46', représenté en plan en fig. 12, donnant à celui-ci la tension de serrage voulue.
La fig. 13 est une variante du dispositif com portant un joint en forme de V comportant deux talons de fixation 47, 48 au lieu d'un seul, encastrés dans des rainures 49, 50 de la partie fixe ; ce joint comporte un ressort lamellé 51, 51' également re courbé en forme de V.
Naturellement, pour déterminer les caractéristi ques particulières du joint de chaque dispositif d'étanchéité, il est nécessaire de tenir compte des conditions d'emploi, en particulier de la vitesse de rotation et de la pression du fluide.
Ces conditions d'emploi détermineront notam ment : l'importance de la tension de montage du talon de fixation, la valeur de serrage du ressort inclus dans la collerette du joint, la longueur de cette collerette qui doit être plus ou moins souple.
Les ondulations pratiquées sur la partie interne de la collerette des joints suivant les fig. 4 à 6 peu vent être remplacées par toute autre forme de réali sation à action équivalente pour appliquer la partie frottante contre la paroi cylindrique du logement de garniture. On peut prévoir dans ce sens des protu bérances en forme, par exemple, d'ailettes de tur bine, orientées pour un sens déterminé de rotation, ou de pales inclinées.
Dans tous les joints précités, il est prévu des rai nures ou des cannelures circulaires qui retiendront l'huile et assureront l'alimentation du film.
Les fig. 14 à 20 montrent, à titre d'exemple, diverses réalisations.
Les fig. 14, 15 montrent les parties frottantes de joints munies de cannelures circulaires 52, tandis que la fig. 16 montre une disposition où les cannelures 53 sont pratiquées sur la partie fixe en contact avec lesdites parties frottantes du joint.
Les fig. 17 et 19 montrent des joints dont la partie frottante est entaillée d'une rainure en V 54, alors que les fig. 18 et 20 montrent des joints pour lesquels les rainures 55 sont creusées dans la partie fixe en contact avec la partie frottante du joint.
Les cannelures seront alimentées par des perfo rations ou entailles pratiquées dans les parties frot- tantes avec ou sans enlèvement de matière, dont le nombre correspondra aux conditions particulières d'emploi qui exigeront un film plus ou moins nourri. Ces perforations ou entailles droites 56 (fig. 15) ou inclinées 57 (fig. 16) sont pratiquées de préférence dans la ou les premières lèvres de la partie frottante côté du fluide, sans nuire à l'étanchéité du joint.
Des réalisations plus simples de joints assurant cependant une étanchéité parfaite pour fluides à basse pression ont été représentées aux fig. 21 à 37. En se reportant plus particulièrement au disposi tif d'étanchéité des fig. 21 et 22, on voit que le joint comporte sur l'une des branches deux tores de fixa tion 58 et 59, et sur l'autre branche une lèvre torique 62 constituant la partie frottante. Les deux tores 58, 59 sont emmanchés par tension dans une rai nure 60 d'un arbre 61, assurant le centrage et l'étan chéité: la position figurée en pointillé représente la forme du joint avant montage sur l'arbre de rotation 61.
La lèvre torique 62 assure l'étanchéité par frot tement sur une partie fixe 63. La fig. 22 montre la position du joint après montage définitif : dans cette position, la lèvre 62 est appliquée contre la partie fixe 63 par la pression P du fluide, l'effet de la force centrifuge sur la lèvre 62 dont la masse a été déter minée en conséquence et l'élasticité de la charnière 64. Un canal 65, percé dans la lèvre 62, permet au fluide situé dans la cavité 66 d'être renouvelé sous l'effet de la poussée due à la force centrifuge, assu rant ainsi un refroidissement correct de la lèvre frot- tante 62.
La faible inclinaison de la partie 64 du joint par rapport à l'axe de rotation permet de ren dre la lèvre 62 assez peu sensible à la force centri fuge et donc de l'utiliser pour de grandes vitesses de rotation de l'arbre 61.
Les fig. 23 et 24 montrent un dispositif d'étan chéité pourvu d'un joint du même type que le pré cédent: la charnière 64 est plus inclinée sur l'arbre de rotation<B>61</B> et la surface de frottement 67 est inclinée. La pression de contact de la lèvre 62 sur la portée 67 est de ce fait beaucoup plus sensible à la vitesse de rotation. Ce joint sera employé de préférence pour les vitesses moyennes.
Les fig. 25 et 26 représentent une forme d'exé cution du dispositif présentant un joint spécialement conçu pour les faibles vitesses de rotation : à cet effet, la partie frottante est une lèvre 62 taillée en biseau 68, de façon à avoir une meilleure surface de contact. Une variante de cette disposition est représentée en fig. 26 où l'on a aménagé deux bi seaux 69 et 70 dans la lèvre 62 de manière à amé liorer l'étanchéité par la création d'un segment d'huile dans la cavité 71 comprise entre les deux biseaux 69 et 70 ; on peut évidemment multiplier les biseaux.
Les fig. 27 et 28 représentent, après emmanche- ment sur l'arbre 61, deux joints conçus pour obtenir un meilleur centrage du joint sur l'arbre. A cet effet, la partie centrale du joint ne comporte qu'un seul tore de fixation 59 à une extrémité, l'autre partie étant formée par un alésage 72, renforcé au besoin par une lame incorporée, élastique ou non 73, et assurant un guidage meilleur du joint sur l'arbre 61 et l'étanchéité nécessaire.
La pression P du fluide et la force centrifuge appliquent de la même façon que pour les joints précédents la lèvre 62 sur la surface de contact 67, comme le montre la fig. 29, qui re présente le dispositif d'étanchéité pourvu de ce joint.
Si la pression P agit dans l'autre sens, on em ploie le dispositif d'étanchéité des fig. 30 à 32, dont le joint est muni (Tune lèvre supplémentaire 74, qui évite les fuites d'huile le long de l'arbre de rotation.
Le joint représenté aux fig. 33 et 34 est de même conception que celui montré par les fig. 30 et 32, mais il comporte une lèvre suplémentaire assurant une protection contre l'entrée des poussières à l'in térieur de la garniture.
75 est le corps de joint monté en tension sur un arbre 76 sur lequel il est arrêté par un bourrelet 77 qui pénètre dans une rainure circulaire 78.
79 est une partie frottante constituée par une lèvre biseautée qui, s'appuyant sur la surface de con tact 80 avec la force élastique qui a été déterminée au montage, réalise l'étanchéité. 81 est une lèvre sup plémentaire portant un tore 82 qui vient au contact sans excès de tension avec deux surfaces d'angle 83.
Le but de cette lèvre et du tore est d'empêcher l'entrée des poussières ou particules de sable dans le dispositif d'étanchéité jouant le rôle de feutres de protection dont l'emploi est courant surtout dans les fonderies.
L'intérêt de cette lèvre incorporée au joint est de former un ensemble facile à monter et aussi de ne nécessiter qu'un faible encombrement.
On remarquera en 99 une courte lèvre qui as sure l'étanchéité à l'huile du passage entre le joint et l'arbre.
La fig. 33 montre le joint lui-même. La fig. 34 montre le dispositif d'étanchéité muni de ce joint. On voit en 85 le corps du carter dans lequel tourne l'arbre 76 grâce à un roulement 86 bloqué sur l'ar bre par un écrou 87.
Le logement du joint est fermé par un couvre- joint 88 centré dans le carter par une portée 89 et fixé normalement par des goujons non représentés.
La capacité existant entre les lèvres 79, 82 et la paroi 84 du carter sera au montage remplie de graisse. Les particules diverses ou poussières qui risqueraient de pénétrer dans la garniture suivant la flèche 90 en seront empêchées par la lèvre 82. Celles qui pénétreraient néanmoins seront absorbées par la graisse et ne pourront altérer la lèvre d'étanchéité 79.
Les fig. 35 et 36 se rapportent à une forme d'exé cution du dispositif d'étanchéité, la fig. 35 représen tant le joint lui-même, la fig. 36 le joint mis en place dans le dispositif ; ce joint est de même conception que celui décrit précédemment, mais ici, la lèvre bi seautée 91 fait face à la lèvre supplémentaire 92.
Cette disposition résulte du fait que le joint co opère avec une surface de contact offerte à la lèvre du joint appartenant non au carter mais au couvre- joint 93 qui est centré dans le carter, auquel il est fixé par des goujons non représentés.
Sont également représentés sur cette figure l'ar bre 94, le roulement 95 arrêté par l'écrou 96. Comme précédemment, de la graisse sera introduite dans la capacité existant entre les deux lèvres 91 at Q') La fig. 37 représente une forme d'exécution du dispositif comprenant deux joints qui se comportent comme le joint de la fig. 36,à cela près que l'inter valle séparant les deux lèvres 97 et 98 étant impor tant il est préférable de juxtaposer les deux joints, le joint 97 d'étanchéité et le joint 98 assurant la protection contre les poussières.
Suivant les conditions d'utilisation et les dimen sions du joint, il est possible de réunir par un man chon les corps des deux joints.