FR2470313A1

FR2470313A1 - Organe et dispositif d'etancheite et procede en faisant application

Info

Publication number: FR2470313A1
Application number: FR8024917A
Authority: FR
Inventors: Ellison Michael Cross; Alan Rodney Cross
Original assignee: Cross Manufacturing Co 1938 Ltd
Current assignee: Cross Manufacturing Co 1938 Ltd
Priority date: 1979-11-23
Filing date: 1980-11-24
Publication date: 1981-05-29
Also published as: GB2063385A; FR2470313B1; US4331337A; DE3043617A1; GB2063385B; DE3043617C2

Abstract

L'ORGANE EST DESTINE A REALISER UN JOINT ENTRE UN LOGEMENT ET UN ARBRE 10 QUI TOURNE DANS UN SEUL SENS. IL COMPREND UNE BAGUE FENDUE 17 QUI ENSERRE L'ARBRE. LA FACE INTERNE DE LA BAGUE 17 DEFINIT AU MOINS UNE RAMPE AVEC L'ARBRE. AINSI, LORSQUE LA BAGUE 17 EST FIXEE DANS LE LOGEMENT, LE JEU ENTRE LA BAGUE ET L'ARBRE VA EN DIMINUANT LE LONG DE LA BAGUE ET, LORSQUE L'ARBRE TOURNE, LE GAZ QU'IL ENTRAINE DANS LE JEU PROVOQUE L'EXPANSION CIRCONFERENTIELLE DE LA BAGUE.

Description

Organe et dispositif d'étanchéité et procédé en faisant application. La

présente invention concerne qes joints à gaz, et en particulier un organe d'étanchéité et un procédé permettant d'établir un joint à gaz entre un arbre et un logement entourant l'arbre avec un certain jeu, l'arbre étant monté de manière à tourner normalement dans une direction seule- ment et l'organe d'étanchéité se présentant sous la forme

d'une bague propre à être fixée de façon lâche à l'inté-

rieur du logement et à entourer l'arbre étroitement.

L'invention concerne également un dispositif d'étanchéité

constitué par l'organe d'étanchéité et un logement suppor-

tant cet organe et pouvant être fixé autour d'un arbre rotatif. On a mis au point de nombreuses formes de joints capables d'assurer l'étanchéité entre un arbre rotatif et un logement entourant l'arbre, par exemple pour éviter à

des matières étrangères éventuellement présentes à l'exté-

rieur du logement sur un côté du joint de pénétrer dans-ce logement. Il est particulièrement important que le joint soit efficace dans le cas o un palier de l'arbre est monté à l'intérieur du logement pour éviter des dégâts à ce palier, et dans ce cas le joint peut remplir la fonction complémentaire consistant à éviter à du lubrifiant ou à

tous autres liquides de fuir du logement.

Un joint de forme connue qui convient pour remplir les conditions mentionnées ci-dessus comprend un organe propre à être monté dans le logement et disposé autour de l'arbre, cet organe étant constitué par exemple en un matériau élastique tel qu'un élastomère naturel ou synthétique. Cet organe d'étanchéité est tout à fait satisfaisant pour constituer un joint pour un arbre destiné à tourner à petites vitesses; mais lorsque la vitesse de rotation monte, la rapidité de l'usure de la bague d'étanchéité et de l'arbre lui-même augmente également. En conséquence, lorsque des arbres doivent tourner à de très grandes vitesses (par exemple 'à 10.000 t/mn ou plus), il est avantageux de prévoir un organe d'étanchéité maintenu à l'intérieur du logement de manière que cet organe ne soit

pas en contact avec l'arbre mais soit disposé très étroi-

tement autour de lui avec un jeu minimal. L'organe d'étan-

chéité peut être par exemple allongé en direction axiale et être pourvu d'une série de nervures circulaires sur sa surface interne, lesdites nervures pénétrant dans des gorges de forme correspondantes constituées dans l'arbre sans les toucher; un joint de ce type est connu sous le nom de joint à labyrinthe. On peut augmenter l'action d' étanchéité d'un joint à labyrinthe en envoyant de l'air ou un gaz sous pression en un point approprié de l'organe d'étanchéité, de manière que l'air ou le gaz s'échappe vers l'extérieur en traversant le parcours en labyrinthe défini par l'arbre et l'organe d'étanchéité, réduisant ainsi la probabilité que des matières étrangères pénètrent dans le

parcours en labyrinthe.

La forme du joint à labyrinthe décrit ci-dessus présente plusieurs inconvénients. L'organe d'étanchéité doit être constitué en au moins deux parties pour pouvoir être disposé autour de l'arbre, ce qui entraîne des problèmes de

fabrication et d'assemblage. L'usinage de l'organe d'étan-

chéité est difficile et doit s'effectuer en respectant des tolérances serrées. L'usinage des gorges pratiquées dans l'arbre peut également provoquer des problèmes. L'organe d'étanchéité doit être monté rigidement à l'intérieur du logement pour être certain qu'il ne soit en contact avec l'arbre en aucun point, et s'il est en outre nécessaire de maintenir des jeux à des valeurs aussi faibles que possible, l'arbre doit alors tourner avec une très grande

précision; on ne peut admettre qu'une très faible excentrici-

té, sinon aucune. De plus, l'envoi d'air ou de gaz comprimé vers le joint entraîne d'autres complications et augmente

l'équipement nécessaire.

Un but principal de l'invention est de créer un disposi-

tif et des procédés permettant d'obtenir un joint à gaz, réduisant au moins les problèmes mentionnés ci-dessus et liés aux joints de forme connue tels que les joints à labyrinthe. Selon un aspect de l'invention, celle-ci propose un organe d'étanchéité du type décrit ci-dessus, lequel organe d'étanchéité se présente sous la forme d'une bague pourvue d'une fente permettant son expansion circonférentielle, et la face interne de la bague étant constituée de manière à définir au moins une surface de rampe par rapport à l'arbre, avec pour résultat que lorsque la bague est fixée dans le logement de manière à entourer l'arbre, le jeu constitué entre la face interne de la bague et l'arbre diminue d'une valeur maximale en un premier point de la bague jusqu'à un second point espacé angulairement du premier point en direction de la rotation normale de l'arbre, second point auquel la bague est en contact avec l'arbre,

de manière que lorsque l'arbre tourne à une vitesse suffisam-

ment élevée, du gaz soit entraîné par l'arbre à l'intérieur de ce jeu et provoque l'expansion de la bague en direction circonférentielle et soulève le second point de la bague en

l'éloignant de l'arbre.

On comprendra que l'organe d'étanchéité de l'invention, quand il est fixé dans un logement de manière à entourer un arbre propre à tourner dans une direction à une vitesse relativement élevée (qui dépasse typiquement 10. 000 t/mn), forme un joint à gaz qui utilise le gaz environnant (qui est habituellement de l'air) dans la mesure o il n'y a pas de contact direct entre l'organe d'étanchéité et l'arbre; un film de gaz se forme à la place de ce contact entre l'arbre et l'organe d'étanchéité, lequel film est maintenu par la rotation de l'arbre et maintient l'organe d'étanchéité soulevé de l'arbre. Il n'est cependant pas nécessaire de prévoir des moyens pour envoyer du gaz sous pression à l'organe d'étanchéité car le film de gaz est formé par la rotation de l'arbre lui- même. Bien qu'habituellement le gaz

situé dans la zone du joint soit de l'air, il peut naturel-

lement être constitué par tout autre gaz ou mélange de gaz; toutefois on fait expressément référence dans ce qui suit à de l'air, mais ce terme devra être interprété dans son

sens large et comprendre tous les types de gaz.

Pour que l'organe d'étanchéité se comporte correctement en cours d'utilisation, la formation de la surface de rampe est critique; une valeur maximale renrésentative du jeu est de l'ordre d'environ 0,127 mm, bien qu'on ait obtenu des résultats avantageux avec des valeurs maximales situées dans la gamme comprise entre environ 0,050 et 0,076 mm. Naturellement, on comprendra que la valeur maximale de même que la distance angulaire de la surface de rampe - et de ce fait l'"angle" de divergence du jeu - dépendent d'une série de facteurs parmi lesquels il faut mentionner le diamètre de l'arbre, la dimension axiale de l'organe d'étanchéité, la finition de la surface de l'arbre et de l'organe d'étanchéité, la température de l'air dans le local o est installé le dispositif, etc. Dans le cas o on ne prévoit qu'une seule surface de rampe, il est préférable que cette surface de rampe s'étende sur une distance angulaire légèrement inférieure à 21l radians, bien qu'on puisse utiliser de façon typique trois ou quatre surfaces de rampe de ce type auquel cas, chaque surface de rampe doit avoir une longueur respective légèrement inférieure à 2 T/3 ou 1(/2 radians. Quel que soit le nombre de surfaces de rampe que l'on ait choisi, la fente de la bague doit être disposée dans une position angulaire de l'organe d'étanchéité autre qu'une zone o existe un jeu allant en se réduisant - la fente ne devant pas, en d'autres

termes, traverser et couper une surface de rampe.

La surface interne de l'organe d'étanchéité peut être constituée de manière à définir la surface de rampe de façons diverses. Par exemple, la surface interne de la bague peut être usinée pour déterminer cette surface de rampe. Une autre possibilité, quand il s'agit d'un organe d'étanchéité en métal, est d'obtenir cet organe par laminage d'une bande de métal, et pendant l'opération de laminage, de régler les rouleaux de façon appropriée pour déterminer

la surface ou chaque surface de rampe de l'organe terminé.

Une autre possibilité consiste encore, dans le cas o il n'y a qu'une seule surface de rampe, à constituer en gradin

les deux parties terminale's adjacentes de l'organe d'étan-

chéité au niveau de la fente, mais en sens opposés de manière qu'une partie terminale chevauche l'autre. On peut créer une surface de rampe sur une bague d'épaisseur radiale sensiblement constante en déterminant de façon appropriée les épaisseurs radiales des parties terminales qui se chevauchent: les épaisseurs des parties terminales doivent être déterminées de manière que la surface interne de l'organe d'étanchéité soit discontinue au niveau de la

fente, la surface interne de la partie terminale radiale-

ment externe qui chevauche la partie terminale radialement interne étant espacée vers l'extérieur par rapport à la surface interne de la partie terminale radialement interne, et ce d'une quantité égale à la valeur maximale voulue pour

le jeu.

Lorsqu'il s'agit d'un dispositif dont les parties

terminales sont en gradin, et pour que l'expansion circon-

férentielle de l'organe d'étanchéité puisse s'effectuer, les deux parties terminales doivent être capables de glisser l'-une par rapport à l'autre. Pour permcttre un mouvement de glissement libre, on peut disposer un rouleau entre les deux parties terminales, l'une pouvant rouler sur l'autre. Le rouleau peut être libre ou pourvu d'une cage qui le maintient dans la position requise. Une autre possibilité consiste à loger le rouleau dans une gorge en V de l'une des parties terminales, laquelle gorge est disposée parallèlement à l'axe de l'organe d'étanchéité. Quelle que soit la disposition utilisée, les épaisseurs des parties terminales doivent être déterminées de façon appropriée pour être certain de maintenir le jeu voulu. En dehors de la possibilité d'utiliser des parties terminales en gradin (comme décrit ci-dessus), la fente de l'organe d'étanchéité peut être constituée sous forme d'un simple interstice radial, les deux extrémités de l'organe étant en butée mais se séparant quand l'organe se dilate

circonférentiellement. La fente peut cependant être consti-

tuée par un interstice disposé selon un certain angle par rapport à un plan radial, les extrémités étant également en butée. Ces configurations, y compris celles o les parties terminales sont en gradin, sont utilisées pour des organes d'étanchéité autres que ceux ayant leur surface de rampe constituée par ajustement des épaisseurs des parties

terminales en chevauchement.

On comprendra que l'organe d'étanchéité de l'invention ait besoin d'être logé de façon lâche à l'intérieur du logement de manière que ledit organe puisse être disposé étroitement autour de l'arbre. Ceci non seulement évite la nécessité d' usiner avec une grande précision la partie du logement qui reçoit l'organe d'étanchéité, mais autorise également un certain degré d'excentricité de l'arbre. Du

fait que l'organe d'étanchéité n'est pas maintenu étroite-

ment dans le logement, il est préférable de prévoir des moyens pour éviter la rotation de cet organe d'étanchéité quand il est installé dans le logement. Par exemple, on peut prévoir une cheville que l'on monte dans le logement de manière qu'elle fasse saillie dans un évidement de forme appropriée constitué dans l'organe d'étanchéité, pour éviter la rotation de ce dernier en dépit de la rotation de l'arbre. Cependant, pour certaines applications, il est

possible de ne pas empêcher l'organe d'étanchéité de tourner.

Dans ce cas, l'organe d'étanchéité peut tourner avec l'arbre quand ce dernier tourne lentement, mais quand la vitesse de l'arbre augmente, des vitesses différentielles croissantes apparaissent entre la vitesse de l'arbre et celle de l'organe d'étanchéité, jusqu'à ce qu'un film d'air se forme, lequel soulève complètement l'organe d'étanchéité de l'arbre. En ce point, la friction entre la bague et l'arbre est très inférieure à celle existant entre la bague et le logement, ce qui fait que la bague a tendance à arrêter complètement de tourner, en assurant le maintien

d'un film d'air.

Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un dispositif composé par un arbre monté de manière à pouvoir tourner normalement dans une direction seulement, un logement entourant l'arbre avec un certain jeu et un organe

d'étanchéité tel que décrit ci-dessus et destiné à détermi-

ner un joint entre l'arbre et le logement, le logement définissant un évidement dans lequel l'organe d'étanchéité est disposé de manière à entourer l'arbre, et l'évidement étant conformé de manière que l'organe d'étanchéité puisse se déplacer dans un plan radial de l'arbre, le résultat étant que l'organe d'étanchéité peut entourer étroitement l'arbre et déterminer un joint à air avec l'arbre quand cet

arbre tourne au moins à une vitesse minimale prédéterminée.

Il est préférable que l'évidement dans lequel l'organe d'étanchéité est logé n'ait des dimensions axiales que très légèrement supérieures à celles de l'organe d'étanchéité lui-même, ce qui fait que l'organe d'étanchéité est plus efficacement empêché d'effectuer un mouvement axial mais peut cependant se déplacer librement dans une direction radiale. Pour procurer suffisamment d'espace à un arbre ayant une excentricité relativement importante, de même

qu'une insuffisance possible de concentricité entre l'évi-

dement du logement et l'arbre, il est préférable que l'organe d'étanchéité puisse se déplacer dans une direction radiale sur au moins environ 1,5875 mm à partir d'une

position moyenne.

De préférence, on-prévoit des moyens à l'intérieur du logement pour éviter la rotation de l'organe d'étanchéité, tel qu'une cheville pouvant s'engager dans un évidement de

l'organe d'étanchéité.

Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé pour obtenir un joint entre un arbre tournant à l'intérieur d'un logement qui entoure l'arbre avec un certain jeu, procédé selon lequel un organe d'étanchéité tel que décrit ci-dessus et fixé à l'intérieurdu logement est disposé étroitement autour de l'arbre, un film d'air étant engendré entre l'organe d'étanchéité et l'arbre par l'air qui est entraîné par l'arbre quand il tourne dans la direction du jeu décroissant existant entre la surface de rampe de l'organe d'étanchéité et l'arbre, lequel film

provoque l'expansion circonférentielle de l'organe d'étan-

chéité et le soulève de l'arbre de manière qu'il n'y ait

plus de contact entre eux.

On comprendra que le procédé de réalisation d'un joint étanche selon l'invention n'exige aucun équipement auxiliaire tel qu'une source d'air comprimé et, à là condition que l'organe d'étanchéité soit correctement conformé et que l'arbre tourne au moins à une vitese minimale dans la direction du jeu décroissant existant entre la surface de rampe de l'organe d'étanchéité et l'arbre, le joint est établi pratiquement sans friction tout en se soutenant de lui-même. En outre, le jeu minimal existant entre l'organe d'étanchéité et l'arbre, même quand la bague n'est pas en contact avec l'arbre, est très faible et typiquement de quelques microns - ce qui fait que la probabilité que des

matières étrangères traversent le joint est très faible.

Seulement à titre d'exemple, on décrira maintenant certains modes de réalisation spécifiques du dispositif d'étanchéité mettant en oeuvre des organes d'étanchéité de la présente invention, référence étant faite aux dessins ci-annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un arbre, de son logement et de l'organe d'étanchéité avec lequel il est assemblé selon la présente invention, la figure 2 est une vue en coupe à grande échelle de l'ensemble de la figure 1, la figure 3 est une vue détaillée d'une modification de l'organe d'étanchéité représenté sur la figure 2, la figure 4 est une vue en coupe d'un second mode de réalisation de l'organe d'étanchéité selon l'invention, et la figure 5 est une vue en coupe d'un troisième mode de

réalisation d'un organe d'étanchéité de l'invention.

Si l'on se réfère d'abord à la figure 1, celle-ci représente un arbre 10 monté de façon à tourner dans des paliers (non représentés) dans la direction de la flèche A. L'arbre est disposé partiellement à l'intérieur d'un logement 11, lequel comprend une collerette 12 dirigée vers l'intérieur et définissant un trou circulaire 13 qui entoure l'arbre 10 avec un certain jeu. Sur la collerette 12 est fixé, par exemple à l'aide de rivets 14, un organe de support 15 définissant un évidement 16 de section générale rectangulaire, faisant face à l'arbre 10 et s'étendant

circonférentiellement autour de celui-ci. Un organe d'étan-

chéité 17 est monté dans l'évidement 16, lequel organe 17 détermine un joint à air entre le logement 11 et l'arbre 10 quand l'arbre tourne au moins à une vitesse minimale prédéterminée dans la direction de la flèche A. L'organe d'étanchéité 17 est représenté en détail et à grande échelle sur la figure 2. L'organe se présente sous la forme d'une bague, réalisée par exemple en un métal élastique tel qu'un bronze, la bague étant fendue

en 18 et les deux parties terminales 19 et 20 étant confor-

mées en gradin dans des directions opposées de manière à pouvoir se chevaucher l'une l'autre, comme le montre la figure. Ainsi, l'organe 17 peut être soumis à une-expansion circonférentielle par un mouvement glissant relatif des deux parties terminales 19 et 20. L'épaisseur radiale de la partie terminale radialement interne 19 et l'épaisseur radiale de la partie terminale radialement externe 20 doivent être choisies de manière que le rayon de la surface interne 21 de la partie terminale 19 soit inférieur au rayon de la surface interne 22 de la partie terminale 20 d'une quantité fixe et prédéterminée,comprise typiquement

entre 0,0635 mm et 0,076 mm.

Quand l'organe d'étanchéité est monté dans le logement comme décrit avec référence à la figure 1, la surface interne 21 de la partie terminale 19 porte contre l'arbre 10, alors que la surface interne 22 de la partie terminale 20 est éloignée de l'arbre d'une distance fixe, prédéterminée par une sélection appropriée des épaisseurs radiales des parties terminales 19 et 20 dans la zone de chevauchement. Du fait que l'organe d'étanchéité 17 est pratiquement circulaire et que la partie terminale 20 est espacée de l'arbre 10 alors que la partie terminale 19 touche l'arbre, la surface interne de l'organe, entre la surface 22 et la surface 21, forme une rampe par rapport à l'arbre, le jeu entre la surface interne de l'organe 17 et l'arbre allant en diminuant d'une valeur maximale jusqu'à

zéro dans la direction A de la rotation normale de l'arbre.

Comme le montre la figure 2, la longueur circonféren-

tielle de la partie terminale 20 conformée en gradin radialement vers l'extérieur est inférieure à la longueur circonférentielle de la partie terminale 19 conformée en gradin radialement vers l'intérieur, ce qui détermine la formation d'un évidement 23 entre l'extrémité libre de la

partie terminale externe 20 et le reste de l'organe d'étan-

chéité 17. Une cheville 24 est montée dans le logement 11 et fait saillie dans l'évidement 23, pour éviter la rotation

de l'organe d'étanchéité 17.

En utilisation et lorsque l'arbre 10 tourne dans la direction de la flèche A au moins à une vitesse minimale, l'air se trouvant au voisinage du joint est entraîné en

rotation par l'arbre, et du fait du jeu allant en se rédui-

sant entre la surface interne annulaire de l'organe d'étan-

chéité 17 et l'arbre 10, il se forme un film d'air entre l'organe et l'arbre qui soulève l'organe complètement hors

de contact avec l'arbre. Typiquement, ce film a une épais-

seur de l'ordre de 2,5 microns, et bien que l'expansion circonférentielle requise pour ce jeu soit minimale, cette dilatation peut cependant se produire par un mouvement de glissement relatif entre les deux parties terminales en

gradin 19 et 20. En outre, toute excentricité qui se mani-

feste quand l'arbre tourne peut être compensée par mouvement de l'organe d'étanchéité 17 dans le plan radial, l'organe glissant dans ce plan à l'intérieur de l'organe de

support 15.

Particulièrement dans le cas d'un joint à réaliser entre un logement f i x e et un arbre tournant à de très hautes vitesses - et typiquement à des vitesses qui ne sont pas inférieures à 10.000 t/mn - il est avantageux de réalise! l'organe d'étanchéité en un matériau autre qu'un

métal, tel qu'une céramique qui peut se déformer élastique-

ment de la façon désirée à l'intérieur de limites relati-

vement étroites. Une autre possibilité est de recouvrir la bague métallique d'un revêtement anti-usure, tel qu'un placage de chrome, pour réduire l'usure pendant la période pendant laquelle l'arbre monte à la vitesse qu'il doit atteindre et avant que soit établi le joint d'air - car l'usure pourrait rapidement réduire la formation du film

d'air entre la bague et l'arbre.

La figure 3 est une vue détaillée d'une forme modifiée de l'organe d'étanchéité utilisé,pour un joint dont la configuration générale est celle représentée sur la figure 2. Dans cette forme modifiée, il est prévu un rouleau 25 entre les deux parties terminales en gradin 19 et 20 de l'organe d'étanchéité 17; ce rouleau 25 est situé dans une gorge 26 s'étendant parallèlement à l'axe de la bague sur la face dirigée vers l'intérieur de la partie terminale conformée en gradin vers l'extérieur. Le fait de prévoir ce rouleau 25 permet de réduire la friction entre les deux parties terminales 19 et 20 à une valeur minimale, ce qui facilite le mouvement de glissement libre relatif entre les deux parties terminales quand la bague est soumise à une expansion circonférentielle après formation du film d'air

qui soulève la bague et rompt son contact avec l'arbre.

La figure 4 représente une forme différente de l'organe d'étanchéité, prévu pour être utilisé selon la disposition représentée sur la figure 1. Dans cette disposition, l'organe d'étanchéité 27 est fendu en 28 dans un plan radial, les deux faces terminales radiales de l'organe venant simplement buter l'une contre l'autre quand l'organe

est à l'état relaxé. Lorsqu'il a été monté de manière à en-

tourer étroitement un arbre 10, les deux faces terminales peuvent s'éloigner l'une de l'autre de la distance prévue, en formant un interstice entre elles. Grâce à une opération d'usinage, la surface interne de la bague est pourvue de quatre surfaces de rampe 29 espacées mais similaires,

chacune s'étendant sur approximativement[T/2 radians.

Chaque partie de rampe définit, en conjonction avec l'arbre, un jeu diminuant d'une valeur maximale qui est typiquement de 0,0635 mm à zéro. Ainsi, lorsque l'organe 27 est dans la position relaxée représentée sur la figure 4, la bague touche l'arbre à ses deux extrémités, soit des deux côtés de la fente 28, de même qu'en trois points intermédiaires; mais quand l'arbre tourne dans la direction de la flèche A, l'organe est soulevé de l'arbre 10 en vertu de la formation d'un film d'air au moyen des quatre surfaces de rampe 29, l'air étant entraîné par la rotation de l'arbre à l'intérieur

des jeux définis par les surfaces de rampe.

D'une manière similaire à celle qui a été décrite ci-

-dessus, et référence étant faite à la figure 2, l'organe 27

est empêché de tourner par une cheville 30 fixée à l'inté-

rieur du logement et disposée dans un évidement 31 prévu

dans l'organe 27.

La figure 5 représente une autre configuration possible de l'organe d'étanchéité de l'invention, lequel organe 32 est similaire dans son ensemble à celui représenté sur la

figure 4, mais comprend quatre surfaces de rampe 33 consti-

tuées d'une façon différente. Dans le mode de réalisation de la figure 4, les surfaces de rampe sont réalisées par usinage, alors que dans le mode de réalisation de la figure , les surfaces de rampe sont réalisées par une opération de laminage, au cours de la fabrication de l'organe par laminage d'une bande de métal. On obtient ce résultat par un réglage approprié de l'espacement entre les rouleaux qui laminent la bande pour lui donner la forme annulaire de l'organe d'étanchéité 32. Les extrémités libres de l'organe 32 viennenten butée dans un plan radial, comme dans le mode de réalisation de la figure 4, et l'organe d'étanchéité forme un joint d'air de la même manière que celle décrite précédemment; c e t air est entraîné en rotation quand l'arbre 10 tourne dans la direction de la flèche A et forme

un film d'air entre l'arbre et l'organe d'étanchéité 32.

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Claims

REVENDICAT IONS

1. Organe d'étanchéité destiné à réaliser un joint entre un logement qui entoure avec un jeu un arbre monté de façon à tourner normalement dans un sens seulement, lequel organe d'étanchéité se présente sous la forme d'une bague propre à être fixée de façon lâche à l'intérieur du logement et entourer étroitement l'arbre, caractérisé en ce que la bague (17, 27) est pourvue d'une fente (18, 28) permettant son expansion circonférentielle, et en ce que la face interne de la bague (17, 27) est constituée de manière à définir au moins une surface de rampe (29) par rapport à l'arbre (10), avec pour résultat que, lorsque la bague (17, 27) est fixée dans le logement de manière à entourer l'arbre (10), le jeu constitué entre la face interne de la bague (17, 27) et l'arbre diminue d'une valeur maximale en un premier point de la bague j u s q u ' à un second point espacé angulairement du premier point en direction de la rotation normale de l'arbre, second point auquel la bague est en contact avec l'arbre, de manière que, lorsque l'arbre tourne à une vitesse suffisamment élevée, du gaz soit entraîné par l'arbre à l'intérieur de ce jeu et provoque l'expansion circonférentielle de la bague (17, 27) en soulevant le second point de la bague et en l'éloignant

de l'arbre (10).

2. Organe d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague (17, 27) est préformée de manière que la valeur maximale du jeu audit premier point

ne soit pas supérieure à environ o,127 mm.

3. Organe d'étanchéité selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bague (17, 27) est préformée de manière que la valeur maximale du jeu audit premier point

soit située dans la gamme comprise entre 0,050 et 0,076 mm.

4. Organe d'étanchéité selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que la fente

(18, 28) qui permet l'expansion circonférentielle de la bague (17, 27) est prévue dans une position circonférentielle de-la bague qui ne coïncide pas avec la zone angulaire o

est pratiquée la surface de rampe.

5. Organe d'étanchéité selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague

(28, figure 4) est pourvue de quatre surfaces de rampe distinctes (29) au plus, chacune desquelles ayant une longueur angulaire inférieure à 2 f/n radians, o 'n" est le nombre de surfaces de rampe distinctes.

6. Organe d'étanchéité selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague

(17, figures 1 et 2) ne comprend qu'une surface de rampe et en ce que les deux parties terminales adjacentes (19, 20) de l'organe d'étanchéité, au niveau de la fente (18), sont respectivement conformées en gradin dans des directions opposées de manière qu'une partie terminale (20) chevauche

l'autre partie terminale (19).

7. Organe d'étanchéité selon la revendication 6, caractérisé en ce que les épaisseurs radiales des parties terminales en gradin (19, 20) sont ajustées de manière à avoir des valeurs prédéterminées, créant ainsi la surface de rampe, la surface interne de l'organe d'étanchéité étant

de ce fait discontinue au niveau de la fente (18).

8. Organe d'étanchéité selon la revendication 7, caractérisé en ce q u n r o u 1 e a u (25, figure 3)est disposé entre les deux parties terminales, ce qui fait qu'une partie terminale peut se déplacer par rapport à

l'autre lors de l'expansion circonférentielle de la bague.

9. Organe d'étanchéité selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une partie terminale est pourvue d'une gorge en V (26) dans laquelle est logé le rouleau (25), la

gorge s'étendant parallèlement à l'axe de l'organe d'étan-

chéité.

10. Dispositif d'étanchéité s u r un arbre monté de façon à tourner normalement dans une direction seulement dans un logement entourant l'arbre avec un certain jeu,ayant unorgane d'étanchéité selon l'une quelconque des

revendications précédentes destiné à déterminer un joint

entre l'arbre et le logement, le logement définissant un évidement dans lequel l'organe d'étanchéité est situé de manière à entourer l'arbre, caractérisé en ce que l'évidement (16, figure 1) est conformé pour permettre à l'organe d'étanchéité (17) de se déplacer dans un plan radial de l'arbre (10), permettant ainsi à l'organe d'étanchéité

d'être disposé étroitement autour de l'arbre et de déter-

miner un joint d'air avec celui-ci quand l'arbre tourne au

moins à une vitesse minimale prédéterminée.

11. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'évidement (16) dans lequel l'organe

d'étanchéité est fixé a une dimension axiale juste suffi-

sante pour permettre à l'organe d'étanchéité (17) d'y

coulisser en direction radiale seulement, l'organe d'étan-

chéité (17) ne pouvant effectuer aucun mouvement axial.

12. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'évidement (16) du logement autorise l'organe d'étanchéité à se déplacer en direction radiale

sur au moins 1,5875 mm à partir d'une position moyenne.

13. Dispositif d'étanchéité selon l'une quelconque des

revendications 10 à 12, caractérisé en ce que sont prévus

des moyens (24) à l'intérieur du logement pour éviter la

rotation de l'organe d'étanchéité.

14. Procédé permettant de déterminer un joint entre un arbre tournant dans une direction à l'intérieur d'un

logement qui entoure l'arbre avec un certain jeu, caractéri-

sé en ce qu'un organe d'étanchéité selon l'une quelconque

des revendications 1 à 9 est fixé à l'intérieur d'un

-évidement (16) pratiqué dans le logement de manière à être disposé étroitement autour de l'arbre (10) et en ce qu'un film d'air est engendré entre l'organe d'étanchéité (17) et l'arbre (10) par l'air qui est entraîné par l'arbre quand ce dernier tourne dans la direction du jeu décroissant, entre la ou chacune des surfaces de rampe de l'organe d'étanchéité (17, 27) et l'arbre, lequel film provoque l'expansion circonférentielle de l'organe d'étanchéité et soulève ledit organe (17, 27) en rompant son contact avec l'arbre.