FR2499662A1 - Ensemble a element enroule et joint de bord pour appareil a fluide du type a volute - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ENSEMBLE A ELEMENT A ENROULER ET JOINT DE BORD DESTINE A UN APPAREIL A FLUIDE DU TYPE A VOLUTE. CET ENSEMBLE COMPREND UN ELEMENT ENROULE 1 DONT UN BORD, DESTINE A S'APPLIQUER CONTRE UNE PLAQUE D'EXTREMITE D'UN APPAREIL A FLUIDE, PRESENTE UNE SURFACE 3 DANS LAQUELLE EST MENAGEE UNE GORGE 4 QUI LOGE UN JOINT CONSTITUE DE BANDES 6 FIXEES LES UNES AUX AUTRES, NOTAMMENT PAR LEURS TRONCONS EXTREMES 7, 8, ET QUE DES ELEMENTS ELASTIQUES OU DES RESSORTS, ESPACES EN DES POINTS 9 LE LONG DE LA GORGE, TENDENT A DEPLACER VERS L'EXTERIEUR POUR LES APPLIQUER CONTRE LA PLAQUE D'EXTREMITE. DOMAINE D'APPLICATION: COMPRESSEURS, POMPES, MOTEURS A DETENTE ET AUTRES APPAREILS A FLUIDES DU TYPE A VOLUTE.

Description

249966 2

L'invention concerne d'une manière générale le

domaine des appareils à fluide du type à volute, compre-

nant des compresseurs, des pompes et des détendeurs, et elle a trait plus particulièrement à un perfectionnement apporté à un tel appareil et concernant le joint de bord assurant l'étanchéité entre la partie axiale de bord

d'un élément enroulé et une plaque d'extrémité complémentaire.

Dans le domaine des appareils volumétriques à fluide, il existe une classe ou catégorie généralement appelée appareils à fluide du type à volute, caractérisée par la présence d'éléments enroulés qui présentent des surfaces latérales ou flancs de forme sensiblement spiroidale autour d'axes respectifs, lesquels éléments enroulés sont en prise et décalés angulairement l'un par

rapport à l'autre de manière que leurs axes soient sensible-

ment parallèles et que le mouvement orbital relatif de ces éléments résulte dans la formation d'un ou plusieurs volumes mobiles entre lesdits éléments enroulés, ces volumes étant définis par des lignes mobiles de contact entre

les éléments enroulés, lignes suivant lesquelles les sur-

faces latérales desdits éléments se touchent à peu près tangentiellement. Dans un mode préféré de réalisation,

la forme précise des surfaces latérales sensiblement spi-

roldales est en développante de cercle, l'extraction "sensiblement spiroidale" englobant cependant toute forme qui délimite les volumes mobiles demandés pendant un

mouvement orbital relatif des éléments enroulés. Générale-

ment, des plaques d'extrémité sont associées de manière étanche aux éléments enroulés lorsqu'ils exécutent leur mouvement orbital relatif afin que l'étanchéité des volumes mobiles soit assurée efficacement. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N0 801 182 décrit une forme de réalisation ancienne d'un appareil à fluide du type à volute utilisant ce principe, et le brevet des Etats-Unis d'Amérique

No 3 884 599 décrit une forme de réalisation plus récente.

Il est reconnu que les appareils à fluide du type à volute conviennent à des applications très diverses, comprenant des compresseurs à gaz ou des pompes à vide, pour élever la pression d'un fluide gazeux de travail des pompes à liquide pour faire circuler un liquide de travail; ou comme moteur à détente destiné à produire un travail mécanique par la détente d'un fluide de travail gazeux à pression relativement élevée. Dans le cas d'un compresseur de gaz, les volumes mobiles définis entre les éléments enroulés partent d'une partie de ces éléments

située radialement à l'extérieur et progressent vers l'in-

térieur tandis qu'ils diminuent, ce qui provoque une compression du gaz de travail qui est ensuite déchargé à une partie des éléments enroulés située radialement à l'intérieur. Les pompes à liquide fonctionnent d'une manière similaire, les éléments enroulés étant configurés de manière qu'aucune réduction notable des volumes ne se produise lorsque ces volumes progressent radialement vers l'intérieur, tandis que les moteurs à détente du type à volute reçoivent un fluide gazeux de travail sous pression relativement élevée à la partie radialement intérieure des éléments enroulés, ce fluide gazeux progressant ensuite radialement vers l'extérieur, dans les volumes mobiles au fur et à mesure que ces derniers augmentent, ce qui a pour résultat une détente du fluide de travail et

la production d'un travail mécanique.

Si l'on considère la relation cinématique nécessaire au mouvement orbital relatif demandé entre les éléments enroulés, on peut noter qu'elle peut être abordée d'au moins trois façons générales: (1) le maintien d'un élément enroulé en position fixe, tandis que l'autre élément exécute un mouvement orbital par rapport à lui, c'est-à-dire est soumis à une translation circulaire tandis qu'une relation angulaire fixe est maintenue entre les éléments enroulés; (2) l'exécution de mouvements orbitaux en sens opposés par les deux éléments enroulés, tandis qu'une relation angulaire fixe est maintenue entre eux; et (3) la mise en rotation des deux éléments enroulés autour d'axes parallèles, mais décalés, tandis qu'une

relation angulaire fixe est maintenue entre ces éléments.

Une seconde considération concernant le mouvement orbital relatif des éléments enroulés est la manière dont leurs surfaces latérales ou flancs peuvent coopérer entre elles, c'est-à-dire qu'il convient de savoir si un contact réel est possible entre ces surfaces, suivant les lignes

par lesquelles lesdites surfaces se touchent à peu près tan-

gentiellement et exercent entre elles une force radiale d'étanchéité, ou bien si des contraintes leur sont imposées et nécessitent le maintien d'un léger jeu ou espace entre elles. A cet égard, il est commode de désigner la première disposition comme étant du type à "souplesse radiale", tandis que la seconde disposition peut être désignée comme étant du type à "manivelle fixe". L'expression "coopération des lignes mobiles" utilisée dans le présent mémoire s'applique aux deux types, tandis que l'expression "contact réel des lignes mobiles" est limitée au type à souplesse radiale. On peut se reporter au brevet des

Etats-Unis d'Amérique No 3 924 977 pour une description

d'un mécanisme de commande du type à souplesse radiale, tandis que le brevet des Etats-Unis d'Amérique N' 4 082 484

décrit le type à manivelle fixe.

Le brevet N0 801 182 précité décrit une forme de réalisation ancienne d'un joint de bord destiné à un appareil à volute, tandis que le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 3 994 636 décrit un perfectionnement plus récent apporté à ce domaine. Cependant, ces deux brevets font apparattre que l'élément d'étanchéité proprement dit est réalisé à partir d'une bande unique de matière, le brevet N' 3 994 636 précité suggérant l'utilisation de matières métalliques ou non métalliques telles que de la fonte, de l'acier, du bronze, du carbone ou des matières plastiques telles que du polytétrafluoréthylène ou des polyamides. Il convient de noter que l'utilisation d'une bande unique de matière pour former l'élément d'étanchéité a pour inconvénient de nécessiter un usinage ou une autre opération de façonnage pour obtenir la forme en développante précise de la gorge ménagée dans l'élément enroulé afin que l'on obtienne un fonctionnement convenable. Cette

exigence constitue un net inconvénient dans le cas d'élé-

nents d'étanchéité métalliques, qui sont préférés et qui demandent-alors des opérations d'usinage coûteuses pour établir un joint convenable, ainsi qu'avec de nombreuses matières plastiques qui ne sont pas suffisamment élastiques pour pouvoir être façonnées suivant la forme souhaitée,

ce qui exige également un usinage ou un certain type d'opé-

ration de moulage pour le façonnage.

On peut également se reporter au brevet des Etats-

Unis d'Amérique N' 4 199 308 qui décrit en détail un joint

de bord pour appareil à fluide du type à volute, la parti-

cularité de ce joint résidant dans la forme particulière de la gorge formée dans l'élément enroulé et de l'élément

d'étanchéité associé.

L'invention concerne un élément enroulé et un joint

de bord destinés à un appareil à fluide du type à volute.

L'élément enroulé présente au moins une première, et de préférence,des première et seconde surfaces latérales de forme sensiblement spiroldale, autour d'un axe, ces surfaces latérales ou flancs s'étendant à peu près dans une direction axiale et aboutissant à une surface de bord située dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe. La surface

de bord présente une gorge de forme spiroidale correspon-

dant sensiblement à celle des surfaces latérales et ayant une certaine largeur mesurée dans une direction sensiblement radiale, par rapport à l'axe, et une certaine profondeur mesurée dans une direction axiale, à partir de la surface de bord. Un joint de bord comprend plusieurs bandes de matière disposées au moins partiellement à l'intérieur de la gorge, côte à côte et au moins en partie sur la largeur de cette gorge, chaque bande s'étendant suivant un axe longitudinal en suivant la configuration spiroldale de la gorge, et ayant une certaine largeur mesurée dans une direction sensiblement radiale par rapport à l'axe, et

une certaine hauteur mesurée dans une direction axiale.

Dans une première forme de réalisation, la gorge comprend des parois latérales situées radialement à l'intérieur et à l'extérieur, et une paroi de fond, tandis que dans une seconde forme de réalisation, la gorge ne comporte qu'une

paroi radialement extérieure et une paroi de fond.

La hauteur de chaque bande de matière constituant le joint de bord est de préférence sensiblement supérieure à la largeur de cette bande et chaque bande présente des surfaces latérales sensiblement parallèles et opposées, ainsi qu'une surface de bord axiale qui est légèrement arrondie. Les surfaces latérales adjacentes de bandes adjacentes sont sensiblement parallèles et contiguës et elles peuvent être fixées entre elles à leurs parties extrêmes situées radialement à l'intérieur, à la fois à leurs parties extrêmes situées radialement à l'intérieur et à l'extérieur, ou bien en plusieurs points espacés le long de leurs axes longitudinaux. Dans le cas o les bandes de matière sont métalliques, par exemple en acier, elles peuvent être commodément fixées entre elles par soudage

par points.

Les bandes de matière constituant le joint de bord sont relativement flexibles autour d'un axe s'étendant à peu près parallèlement à leur hauteur, et elles sont relativement flexibles autour d'un axe s'étendant à peu près parallèlement à leur largeur, de manière à former un élément de joint qui est flexible dans une direction sensiblement radiale pour assurer l'étanchéité avec une paroi latérale de la gorge, tout en restant relativement inflexible dans une direction axiale pour constituer un joint relativement rigide destiné à coopérer avec une

plaque d'extrémité complémentaire de l'appareil à fluide.

Il est en outre possible que les bandes soient sollicitées de manière à tendre à se déplacer vers une paroi latérale

de la gorge, située radialement à l'extérieur.

Comme cela est souhaité, une bande secondaire de

matière peut être disposée au moins partiellement à l'inté-

rieur de la gorge, en un emplacement situé entre le joint de bord et une paroi latérale de la gorge, cette bande secondaire pouvant être réalisée en une matière élastique, par exemple en "Teflon",ou en d'autres matières plastiques afin de réaliser un joint avec la paroi latérale. La bande secondaire est de préférence disposée entre une paroi latérale radialement extérieure de la gorge et le joint de bord afin d'être rappelée en contact étanche avec elle par les différences de pression régnant à l'intérieur de l'appareil à fluide en cours de fonctionnement. Dans une autre forme de réalisation, un support

peut être associé aux bandes de matière, ce support compre-

nant un élément allongé disposé dans la gorge et présen-

tant une section sensiblement en U à l'intérieur duquel les bandes sont logées. Le support peut être commodément réalisé en une matière élastique afin de réaliser un joint avec la ou les parois latérales de la gorge, comme décrit précédemment. Dans toutes les formes de réalisation de l'invention, il peut être souhaitable d'utiliser des moyens de soutien exerçant sur le joint de bord une force orientée axialement dans le sens s'éloignant de l'élément enroulé, tout en permettant à ce joint de se déplacer dans une direction axiale. Ces moyens de soutien peuvent être disposés entre une paroi de fond de la gorge et le joint de bord et ils

peuvent comprendre plusieurs ressorts à enroulement héli-

coldal, des.ressorts hélicoïdaux du type à boudin, une longueur de corde élastique ou un élément à ressort allongé sensiblement plat, travaillant à peu près suivant le

principe d'un ressort ou d'une rondelle Belleville.

L'invention a donc pour objet un élément enroulé et un joint de bord destinés à un appareil à fluide du

type à volute, dans lequel le joint de bord est commodé-

ment constitué de plusieurs bandes de matière disposées côte à côte dans la gorge de l'élément enroulé, sur au moins une partie de la largeur de cette gorge, le joint de bord pouvant être réalisé sans opérations coûteuses

d'usinage ou de moulage.

L'invention a également pour objet un joint de bord qui reste relativement flexible dans une direction sensiblement radiale, à l'intérieur de la gorge, tout en restant relativement inflexible dans une direction axiale afin de présenter une surface rigide d'étanchéité destinée à coopérer avec une plaque d'extrémité. La flexibilité relative du joint de bord dans la direction radiale permet la formation d'un joint secondaire efficace entre

ce joint de bord et une paroi latérale radialement exté-

rieure de la gorge.

L'invention a également pour objet un joint de bord d'un coût de fabrication relativement bas, qui assume cependant une fonction d'étanchéité aussi bien ou mieux

que des joints de bord usinés par un procédé de fabrica-

tion relativement coûteux.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 est une vue en plan d'un élément enroulé destiné à l'appareil à fluide du type à volute comportant un joint de bord selon l'invention; - la figure 2 est une coupe partielle suivant la ligne 2-2 de la figure 1; et

- les figures 3(a) à 3(n) sont des coupes trans-

versales partielles, suivant la ligne 3-3 de la figure 1, montrant diverses configurations que le joint de bord

et les moyens de soutien peuvent prendre, selon l'inven-

tion. La figure 1 représente en plan, sous la référence

numérique globale 1, un élément enroulé destiné à un appa-

reil à fluide du type à volute. L'élément enroulé 1 pré-

sente une première surface latérale la, ou flanc,- située radialement à l'intérieur et une seconde surface latérale lb, ou flanc, située radialement à l'extérieur. Comme

montré sur la figure 1, ces surfaces ont une forme sensi-

blement spiroldale autour d'un axe 2. La figure 2 montre que les surfaces latérales la et lb s'étendent dans une direction axiale et aboutissent à une surface 3 de bord

située dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe 2.

Une gorge 4, ménagée dans la surface 3 de bord, comprend une paroi latérale radialement extérieure 4a, une paroi latérale radialement intérieure 4b et une paroi de fond 4c. Ainsi qu'il ressort de la figure 1, la gorge est de forme spiroidale correspondant sensiblement à celle des flancs la et lb, et elle présente une certaine largeur mesurée dans une direction sensiblement radiale par rapport à l'axe 2, et une certaine profondeur mesurée dans

une direction axiale, à partir de la surface de bord 3.

Un joint d'étanchéité, indiqué globalement en 6 et repré-

senté seulement d'une manière générale sur les figures 1 et 2, pour plus de clarté, est logé dans la gorge 4, ce joint étant représenté plus en détail sur les figures 3(a)

à 3(n).

Avant de procéder à une description détaillée

du joint de bord selon l'invention, il convient de noter que les éléments enroulés du type représenté sur les figures 1 et 2 sont bien connus de l'homme de l'art des

appareils à fluide du type à volute, comme décrit précé-

demment. Comme montré sur la figure 2, l'élément enroulé peut être fixé à une plaque 5 d'extrémité, de manière que l'appareil à fluide du type à volute puisse être réalisé au moyen de deux éléments enroulés sensiblement

identiques, engrenant l'un avec l'autre, décalés angulai-

rement l'un par rapport à l'autre, comme décrit dans

la plupart des brevets précités.

La figure 3(a) représente, en coupe transversale à échelle agrandie, la partie supérieure de l'élément enroulé 1 afin de montrer en détail le joint de bord selon l'invention. Comme représenté, plusieurs bandes de matière, indiquées chacune par la référence numérique 6, sont disposées au moins partiellement à l'intérieur de la

gorge 4, côte à côte et sur au moins une partie de la lar-

geur de la gorge, chaque bande s'étendant selon un axe longitudinal en suivant la configuration spiroidale de la gorge, et présentant une certaine largeur mesurée dans une direction sensiblement radiale par rapport à l'axe

2 et une certaine hauteur mesurée dans une direction axiale.

Comme montré sur la figure 3(a), la hauteur de chaque bande de matière 6 est sensiblement supérieure à sa largeur

et chaque bande présente des surfaces latérales sensible-

ment parallèles et opposées, ainsi qu'une surface de bord axiale qui, comme représenté, peut être légèrement arrondie, soit volontairement, soit par suite de la façon dont les bandes 6 sont réalisées. On peut également voir sur la figure 3(a) que les surfaces latérales adjacentes des bandes adjacentes 6 sont sensiblement parallèles et contiguës afin de former un joint composé logé dans la gorge. En raison de la configuration légèrement arrondie de la surface de bord axiale de chaque bande 6, la surface axiale d'étanchéité du joint composé produit un effet de labyrinthe qui accroit ses propriétés d'étanchéité, en particulier lorsque de l'huile de lubrification est présente dans

l'appareil et est entraînée par le joint.

Il convient de noter que, du fait que la section transversale de chaque bande 6 de matière est telle que

la hauteur est sensiblement supérieure à la largeur, cha-

que bande est relativement flexible autour d'un axe s'éten-

dant à peu près parallèlement à sa hauteur, ou dans une direction radiale par rapport à l'axe 2, tandis qu'elle reste relativement inflexible autour d'un axe s'étendant

à peu près parallèlement à sa largeur ou dans une direction axiale.

De plus, ces caractéristiques de flexibilité sont mainte-

nues dans le joint composé, mais elles peuvent varier

suivant le nombre de points auxquels les bandes 6 de ma-

tière sont fixées les unes aux autres, comme décrit plus

en détail ci-après.

Il apparaît donc que le joint composé, formé de plusieurs bandes 6, a pour avantage de pouvoir être aisément mis sous une forme spiroidale en raison de sa flexibilité dans la direction radiale, tout en restant en même temps relativement rigide dans une direction axiale afin de présenter une surface d'étanchéité composée sensiblement parallèle à la surface 3 de bord et destinée à coopérer avec la plaque d'extrémité; sensiblement plane, d'un élément en volute correspondant, une fois assemblée dans un compresseur ou tout autre appareil à fluide. La flexibilité radiale est un avantage pour des joints de ce type, non seulement du point de vue du coût relativement faible de fabrication, cette dernière ne nécessitant aucune opération coûteuse d'usinage, mais également du point de vue du comportement pendant le fonctionnement de l'appareil à fluide. Pour illustrer ce dernier point, on peut considérer le joint composé montré sur la figure 3(a) en cours de fonctionnement dans un appareil à fluide, tel qu'un compresseur, alors qu'une pression de fluide relativement élevée est présente du côté de la surface latérale radialement intérieure la, alors qu'une pression de fluide relativement basse est présente du côté de la surface latérale radialement extérieure lb. Cette différence de pression tend à déplacer

le joint composé dans une direction radiale, vers l'exté-

rieur, comme montré sensiblement sur la figure 3(a), afin de réaliser un joint secondaire entre la paroi latérale radialement extérieure 4a de la gorge et la surface latérale radialement extérieure de la bande 6 située le plus à gauche (comme montré sur la figure 3(a)) délimitant le joint composé. En raison de la flexibilité

radiale présentée par le joint composé, un joint secon-

daire ferme et efficace est obtenu. De plus, pour améliorer ou accroître l'étanchéité réalisée par ce joint secondaire, le joint composé peut être sollicité de manière à tendre à être déplacé radialement vers l'extérieur en raison

des caractéristiques d'élasticité dudit joint composé.

Pour simplifier la fabrication du joint composé ainsi que son assemblage dans l'élément enroulé 1, il est apparu commode de fixer les bandes 6 de matière les unes aux autres au moins par leurs tronçons extrêmes 7 situés radialement à l'intérieur, comme montré sur la figure 1. Cependant, les bandes 6 peuvent également être fixées les unes aux autres par leur tronçon radialement intérieur 7 et leur tronçon radialement extérieur 8, si cela est souhaité. En variante, les bandes 6 peuvent être fixées les unes aux autres en plusieurs points espacés le long de leurs axes longitudinaux, comprenant leur tronçon radialement intérieur 7 et leur tronçon radialement extérieur 8. Dans le cas o les bandes 6 sont réalisées en un métal tel que l'acier, elles. peuvent être commodément fixées entre elles par soudage par points. Il est apparu commode de réaliser des bandes 6 en

acier du fait du faible coût, de la facilité de fabri-

cation et des excellentes caractéristiques d'usure de ce métal.

Dans ce cas, on peut donner aux bandes 6 une largeur comprise entre environ 0,18 et environ 0,65 mm, les par- ties axiales de bord des bandes risquant de se plier à des largeurs inférieures, tandis que le degré demandé

de flexibilité peut ne pas être obtenu aux largeurs supé-

rieures. Comme montré également sur la figure 3(a), il est prévu des moyens de soutien exerçant une force sur les bandes 6 de matière afin de tendre à les éloigner axialement de l'élément enroulé 1, tout en permettant aux bandes de se déplacer axialement. Ces moyens de soutien comprennent, dans le cas représenté sur la figure 3(a), plusieurs ressorts 9 à enroulement hélicoïdal, formés

en fil métallique de section sensiblement circulaire.

Les ressorts 9 sont disposés dans des trous axiaux 10 percés dans le fond 4c de la gorge. Les ressorts 9 sont placés en plusieurs points espacés le long de la gorge, ces points étant indiqués par les références numériques 9' sur la figure 1. Ainsi que le spécialiste des appareils à fluide du type à volute peut l'apprécier, les moyens de soutien servent non seulement à établir une force d'étanchéité entre la surface de bord axiale du joint composé et une plaque d'extrémité correspondante d'un élément complémentaire à volute, mais également à établir un certain degré de souplesse axiale entre les éléments

complémentaires en volute.

La figure 3(c) représente une forme de réalisation de l'invention, sensiblement identique à celle représentée sur la figure 3(a), sauf qu'un chapeau 11 est placé entre la partie supérieure du ressort 9 et les bandes 6 de matière, ce chapeau 11 servant à répartir uniformément la force axiale exercée par le ressort 9 sur toutes les

bandes 6.

La figure 3(d) représente une autre forme de réali-

sation, sensiblement identique à celle montrée sur la

figure 3(a), sauf que dans ce cas les ressorts 9 à enrou-

lemexnt hélicoïdal, réalisés en fil métallique de section sensiblement circulaire, sont remplacés par des ressorts

hélicoïdaux 12 du type à volute, réalisés en tôle sensible-

ment plane à ressort. Bien que non représentés sur les

figures, des ressorts 12 du type à volute peuvent égale-

ment être équipés d'un chapeau analogue à celui représenté

en 11 sur la figure 3(c).

La figure 3(e) représente une forme de réalisation de l'invention dont les moyens de soutien comprennent une longueur de cordon élastique 13 disposée à l'intérieur de la gorge, entre le fond 4c et la face inférieure du joint composé. Ce type de moyen de soutien est décrit dans le brevet NO 3 994 636 précité et, comme indiqué dans ce brevet, il a pour avantage d'établir un joint secondaire

ferme empêchant toute fuite au-dessous du joint composé.

La figure 3(b) représente un autre type de moyen de soutien comprenant un élément à ressort allongé et sensiblement plat 14 qui est disposé entre le fond 4c de la gorge 4 et la face inférieure des bandes 6 de matière formant le joint composé. L'élément à ressort 14 s'étend le long d'un axe longitudinal, en suivant la configuration spiroldale de la gorge 4,et il occupe dans cette dernière une position telle que son bord radialement extérieur 14a porte contre le fond de la gorge tandis que son bord radialement intérieur 14b en est espacé axialement. Avec cette configuration, l'élément à ressort 14 se comporte conformément au principe d'un ressort ou d'une rondelle Belleville de manière qu'une force axiale soit développée lorsque le bord 14b est déplacé vers le fond 4c de la gorge, ce qui permet d'obtenir la force axiale indiquée précédemment. La demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N0 232 528, déposée le 9 février 1981 par David H. Eber

et Arthur L. Butterworth décrit en totalité ce type d'élé-

ment de soutien.

Les figures 3(f) à 3(i) montrent des formes de réalisation qui, comme noté.correspondent sensiblement à

celles représentées sur les figures 3(a) à 3(e), respecti-

vement,en ce qui concerne les moyens d'appui particuliers utilisés. Par conséquent, il semble inutile de décrire

de nouveau en détail ce point de ces formes de réalisation.

Les formes de réalisation montrées sur les figures 3(f) à 3(i) diffèrent cependant de celles décrites précédemment par le fait qu'un support 15 est prévu pour les bandes de matière 6, ce support comprenant un élément allongé disposé à l'intérieur de la gorge, de section sensiblement en U dont l'âme s'étend le long du fond 4(c) de la gorge et dont les branches en font saillie axialement le long des parois latérales 4a et 4b, respectivement, de la gorge. Les bandes 6 de matière sont disposées dans le

support en U 15, comme représenté, cette disposition faci-

litant la fabrication, la manipulation et l'assemblage du joint de bord dans l'élément enroulé 1. Le support 15 est de préférence réalisé en une matière élastique, par exemple une matière plastique ou autre, afin de réaliser un joint ferme au moins avec la paroi latérale radialement

extérieure 4a de la gorge.

La forme de réalisation représentée sur la figure 3(k), bien qu'utilisant des ressorts à enroulement hélicoïdal analogues à celui montré sur la figure 3(a), comme moyens de soutien, comprend en outre des première et seconde bandes secondaires 16a et 16b qui sont réalisées en une matière élastique afin d'assurer l'étanchéité avec au moins la paroi latérale radialement extérieure 4a et, le cas échéant, également avec la paroi latérale

radialement intérieure 4b, suivant la précision avec la-

quelle le joint et la gorge sont réalisés. Il convient en outre de noter que les bandes 16a et 16b ont pour fonction d'empêcher les bandes 6 de matière de glisser dans une direction radiale, hors des ressorts 9.

La forme de réalisation représentée sur les figures 3(1), bien qu'utilisant des ressorts enroulés du type à volute comme montré sur la figure 3(d), comme moyens de soutien, diffère par le fait qu'une seule bande

secondaire 17 est disposée entre la paroi latérale radia-

lement extérieure 4a de la gorge et le joint composé constitué des bandes 6 de matière. Comme décrit précédemment,

en raison des conditions de pression appliquées à l'élé-

ment enroulé 1 pendant le fonctionnement de l'appareil à

volute, ce joint secondaire, situé radialement à l'exté-

rieur, est d'une importance considérable et la présence d'une bande secondaire 17 réalisée en une matière élastique

peut être souhaitable pour améliorer ce joint.

La forme de réalisation montrée sur la figure 3(m) comporte des moyens 13 de soutien analogues à ceux décrits en regard de la figure 3(e), mais le joint composé ne comprend que trois bandes de matière. Cette figure permet d'illustrer le fait que, suivant la matière particulière utilisée pour la fabrication des bandes 6, l'épaisseur peut être augmentée ou diminuée pour conférer le degré souhaité de flexibilité au joint, ainsi que pour tirer avantage des propriétés élastiques particulières d'une

matière donnée.

Enfin, la forme de réalisation montrée sur la

figure 3(n) illustre un joint de bord réalisé selon l'in-

vention et associé à un élément enroulé présentant une gorge "à face ouverte", similaire à celle décrite dans

le brevet N0 4 199 308 précité. Dans cette forme de réali-

sation, la gorge ne comporte qu'une paroi latérale radia-

lement extérieure 4a et un fond 4c, cette configuration

pouvant être plus aisée à usiner, dans certaines circons-

tances, que la gorge des formes de réalisation représentées précédemment. Il convient de noter que le joint de bord selon l'invention peut être fabriqué relativement aisément et à bon marché dans des matières possédant l'élasticité demandée, aux dimensions exigées pour un appareil à fluide particulier, ces matières comprenant des métaux tels que des aciers à ressort ou des aciers durcis, ainsi que

des matières plastiques convenables présentant la dura-

bilité nécessaire à ce type d'application. Le joint composé peut être réalisé simplement par découpage du

nombre souhaité de bandes de matière, à une longueur sou-

haitée, et insertion de ces bandes dans la gorge ménagée dans l'élément enroulé, bien que, comme décrit précédemment, il soit préféré que les bandes 6 de matière soient fixées les unes aux autres, au moins à leur tronçon extrême

situé radialement à l'intérieur, et de préférence en plu-

sieurs points situés le long de leurs axes longitudinaux.

Il convient de noter que plus le nombre de points de f ixa- tion des bandes entre elles est grand, moins la flexibilité du joint composé résultant est grande dans la direction radiale. Il est en outre apparu que le joint composé peut être formé par fixation initiale des bandes de matière entre elles, suivant un premier tronçon extrême de ces

bandes, puis enroulement desdites bandes suivant la confi-

guration en développante souhaitée, et fixation entre eux des autres tronçons extrêmes des bandes, cette opération pouvant être suivie ou non de la réalisation de points supplémentaires de fixation le long des axes longitudinaux des bandes. Comme décrit précédemment, le joint composé peut être soumis à une précharge ou sollicitation dirigée radialement vers l'extérieur afin d'accroître ou augmenter

l'étanchéité secondaire indiquée précédemment.

Il convient également de noter que, bien que chacune des formes de réalisation représentées comporte une certaine forme de moyen de soutien, il est possible que le joint composé décrit soit utilisé sans moyen de

soutien, la pression différentielle existant dans l'appa-

reil étant à ce moment utilisé pour solliciter le joint, comme décrit dans le brevet No 3 594 636 précité, notamment

en regard de la figure 3 de ce brevet.

De plus, bien que les bandes 6 de matière des formes de réalisation décrites s'étendent en continu sur toute la longueur de la gorge spiroidale, il est possible de réaliser un joint composé au moyen d'une série de bandes plus courtes, convenablement fixées les unes aux autres

sans sortir du cadre de l'invention.

Il va de soi que de nombreuses modifications peu-

vent être apportées à l'élément décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention, ces modifications pouvant notamment porter sur le type de moyens de soutien, sur le nombre précis de bandes utilisées pour former le joint composé, ainsi que sur les matières particulières et l'épaisseur de ces matières utilisées pour la fabrication

du joint.

Claims (41)

REVENDICATIONS

1. Ensemble à élément enroulé et joint de bord destiné à un appareil à fluide du type à volute, caractérisé en ce qu'il comporte un élément enroulé (1) qui présente au moins une première surface latérale (la) ou flanc de forme sensiblement spiroidale autour d'un axe (2), cette surface s'étendant sensiblement dans une direction axiale et se terminant par une surface (3) de bord située dans un plan sensiblement perpendiculaire audit axe, la surface de bord présentant une gorge (4) de forme spiroldale correspondant sensiblement à celle de la surface latérale, ladite gorge ayant une certaine largeur mesurée dans une direction sensiblement radiale par rapport audit axe et une certaine profondeur mesurée dans une direction axiale, à partir de ladite surface de bord, et un joint (6) de bord qui comprend plusieurs bandes de matière disposées côte à côte, au moins partiellement dans la gorge et sur au moins une partie de la largeur de cette

dernière, chaque bande s'étendant selon un axe longitudi-

nal, en suivant la configuration spiroldale de la gorge, et ayant une certaine largeur mesurée dans une direction sensiblement radiale par rapport audit axe et une certaine

hauteur mesurée dans une direction axiale.

2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément enroulé présente des première et

seconde surfaces latérales (la, lb) de configuration sen-

siblement spiroidale, s'étendant chacune dans une di-

rection axiale et aboutissant à ladite surface de bord (3) située dans un plan sensiblement perpendiculaire audit

axe (2).

3. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gorge comprend des parois latérales situées radialement à l'intérieur (4b) et à l'extérieur (4a), et

un fond (4c).

4. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la hauteur de chaque bande (6) de matière est

sensiblement supérieure à sa largeur.

5. Ensemble selon la revendication 1, caractérise en ce que chaque bande présente des surfaces latérales sensiblement parallèles et opposées, et une surface axiale

de bord.

6. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que la surface axiale de bord de chaque bande est

légèrement arrondie.

7. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que les surfaces latérales adjacentes de bandes

adjacentes sont sensiblement parallèles et contiguës.

8. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandes sont relativement flexibles autour

d'un axe s'étendant à peu prs parallèlement à leur hau-

teur, et relativement inflexibles autour d'un axe s'éten-

dant à peu près parallèlement à leur largeur.

9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que les bandes sont sollicitées de manière à tendre

à se déplacer vers une paroi latérale radialement exté-

rieure (4a) de la gorge.

10. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandes sont fixées entre elles au moins

à leurs tronçons extrêmes (7) situés radialement à l'in-

térieur.

11. Ensemble selon la revendication 10, caracté-

risé en ce que les bandes sont fixées entre elles à leurs

tronçons extrêmes radialement intérieur (7) et exté-

rieur (8).

12. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandes sont fixées entre elles en plusieurs

points espacés le long de leurs axes longitudinaux.

13. Ensemble selon l'une quelconque des reven-

dications 10, 11 et 12, caractérisé en ce que les bandes de matière sont métalliques et en ce qu'elles sont fixées les unes aux autres, comme mentionné précédemment, par

soudage par points.

14. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandes de matière sont en nombre compris

entre 3 et 9.

15. Ensemble selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que les bandes de matière sont réalisées en acier et ont une largeur comprise entre environ 0,18

et environ 1,9 mm.

16. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une bande secondaire (17) de matière disposée au moins partiellement à l'intérieur de la gorge et agencée entre l'une desdites bandes (6) et une paroi latérale de la gorge, cette bande secondaire s'étendant

selon un axe longitudinal qui suit la configuration spi-

roldale de la gorge.

17. Ensemble selon la revendication 16, caracté-

risé en ce que la bande secondaire est réalisée en matière élastique afin de constituer un joint avec ladite paroi

latérale.

18. Ensemble selon l'une des revendications 16

et 17, caractérisé en ce que la bande secondaire est disposée entre une paroi latérale radialement extérieure

(4a) de la gorge (4) et ladite bande (6) de matière.

19. Ensemble selon la revendication 1, caracté-

risé en ce qu'il comporte en outre un support (15) destiné aux bandes (6) de matière et comprenant un élément allongé

logé dans la'gorge (4) et présentant une section sensible-

ment en U dont l'âme s'étend le long du fond (4c) de la gorge et dont les branches font saillie de cette âme, dans une direction axiale, vers ladite surface de bord, lesdites bandes (6) étant disposées au moins partiellement

à l'intérieur du support.

20. Ensemble selon la revendication 19, caracté-

risé en ce que le support est réalisé en une matière élastique afin de constituer un joint étanche avec une

paroi latérale de la gorge.

21. Ensemble selon l'une quelconque des reven-

dications 1 à 12, 14 à 17, 19 et 20, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de soutien destinés

à exercer sur lesdites bandes (6) une force orientée axia-

lement et tendant à les éloigner de l'élément enroulé, tout en permettant leur mouvement dans une direction axiale.

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22. Ensemble selon la revendication 21, caracté-

risé en ce que les moyens de soutien comprennent plusieurs ressorts (9) disposés à l'intérieur de la gorge, entre le fond (4c) de cette dernière et lesdites bandes (6), les ressorts étant situés en plusieurs points (9') espacés

le long de ladite gorge.

23. Ensemble selon la revendication 22, caracté-

risé en ce que le fond (4c) de la gorge (4) présente

plusieurs trous axiaux (10) destinés à loger les ressorts.

24. Ensemble selon la revendication 22, caracté-

risé en ce que les ressorts comprennent des ressorts (9) à enroulement hélicoïdal, réalisés en fil métallique

de section sensiblement circulaire.

25. Ensemble selon la revendication 22, caracté-

risé en ce que les ressorts comprennent des ressorts hélicoïdaux (12), du type à volute, réalisés en métal

à ressort sensiblement plat. -

26. Ensemble selon la revendication 22, caracté-

ris4 en ce qu'il comporte én outre un chapeau (11) disposé

entre chaque ressort et lesdites bandes <6).

27. Ensemble selon la revendication 21, caracté-

risé en ce que les moyens de soutien comprennent une longueur de cordon élastique (13) disposée à l'intérieur de la gorge, entre le fond de cette dernière et les

bandes.

28. Ensemble selon la revendication 21, caracté-

risé en ce que les moyens de soutien comprennent un ressort sensiblement plat et allongé (14), disposé à l'intérieur de la gorge (4), entre le fond (4c) de cette dernière et lesdites bandes (6) de matière, ce ressort s'étendant le long d'un axe longitudinal qui suit la configuration spiroldale de la gorge et occupant dans cette dernière une position telle que l'un (14a) de ses bords radialement intérieur et extérieur porte contre le fond de la gorge et que l'autre (14b) desdits bords en est espacé axialement, de façon qu'une force axiale soit développée par ledit ressort luorque ledit autre

bord est déplacé vers le fond.

29. Ensemble selon la revendication 28, caracté-

risé en ce que ledit premier bord (14a) est le bord situé radialement à l'extérieur et en ce que ledit

autre bord (14b) est le bord situé radialement à l'inté-

rieur.

30. Joint de bord destiné à un appareil à fluide

du type à volute, caractérisé en ce qu'il comporte plu-

sieurs bandes (6) de matière disposées côte à côte et

s'étendant selon des axes longitudinaux, suivant une confi-

guration sensiblement spiroldale autour d'un axe (2), chaque bande ayant une certaine largeur mesurée dans une direction sensiblement radiale par rapport à l'axe et

une certaine hauteur mesurée dans une direction axiale.

31. Joint de bord selon la revendication 30, caractérisé en ce que la hauteur de chaque bande de

matière est sensiblement supérieure à sa largeur.

32. Joint de bord selon la revendication 30, caractérisé en ce que chaque bande présente des surfaces latérales sensiblement parallèles et opposées et une

surface axiale de bord.

33. Joint de bord selon la revendication 32, caractérisé en ce que la surface axiale de bord de chaque

bande est légèrement arrondie.

34. Joint de bord selon la revendication 32, caractérisé en ce que les surfaces latérales adjacentes de bandes adjacentes sont sensiblement parallèles et contiguës.

35. Joint de bord selon la revendication 30,

caractérisé en ce que les bandes sont relativement flexi-

bles autour d'un axe s'étendant à peu près parallèlement à leur hauteur, et relativement inflexibles autour d'un

axe s'étendant à peu près parallèlement à leur largeur.

36. Joint de bord selon la revendication 30, caractérisé en ce que les bandes sont fixées les unes aux autres au moins par leurs tronçons extrêmes (7) situés

radialement à l'intérieur.

37. Joint de bord selon la revendication 36, caractérisé en ce que les bandes sont fixées les unes aux autres par leurs tronçons extrêmes situés radialement

à l'intérieur (7) et à l'extérieur (8).

38. Joint de bord selon la revendication 30, caractérisé en ce que les bandes sont fixées les unes aux autres en plusieurs points espacés le long de leurs axes longitudinaux.

39. Joint de bord selon l'une quelconque des

revendications 36, 37 et 38, caractérisé en ce que les

bandes de matière sont métalliques et en ce qu'elles sont fixées les unes aux autres, comme mentionné précédemment,

par soudage par points.

40. Joint de bord selon la revendication 30, caractérisé en ce que les bandes de matière sont en

nombre compris entre 3 et 9.

41. Joint de bord selon la revendication 30, caractérisé en ce que les bandes de matière sont réalisées en acier et ont une largeur comprise entre environ 0,18

et environ 0,65 mm.