FR2574148A1 - ROTATING JOINT HAVING A VARIABLE STEP HYDRODYNAMIC ACTION NET - Google Patents
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- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
- F16J15/3244—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with hydrodynamic pumping action
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- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2225/00—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
- F05C2225/04—PTFE [PolyTetraFluorEthylene]
Abstract
UN ELEMENT D'ETANCHEITE ANNULAIRE EN PTFE 10 POUR UN JOINT ROTATIF A DES ELEMENTS STRUCTURELS HYDRODYNAMIQUES 15 QUI SONT DAVANTAGE ECARTES DANS UNE REGION 20 ADJACENTE AU BORD D'ETANCHEITE 16 QUE DANS UNE REGION 22 ELOIGNEE DE CE BORD D'ETANCHEITE.AN ANNULAR PTFE SEALING ELEMENT 10 FOR A ROTARY SEAL HAS HYDRODYNAMIC STRUCTURAL ELEMENTS 15 WHICH ARE MORE DISTANT IN A REGION 20 ADJACENT TO THE SEALING EDGE 16 THAN IN A REGION 22 REMOTE FROM THIS SEALING EDGE.
Description
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Joint tournant pourvu d'un filet à action hydrodynamique à Rotating joint fitted with a hydrodynamically active thread
pas variable.not variable.
La présente invention concerne des améliorations aux joints ayant un élément d'étanchéité en forme d'anneau The present invention relates to improvements to seals having a ring-shaped sealing member.
dont le constituant principal est du polytétrafluoro- whose main constituent is polytetrafluoro-
éthylène, appelé ci-après PTFE.ethylene, hereinafter referred to as PTFE.
De tels joints sont relativement bien connus; les régions extérieures de l'élément d'étanchéité annulaire sont fixées entre des éléments de boîtier ou collées sur un seul élément de bottier recouvert de caoutchouc, tandis que le bord interne coopère avec la surface d'un arbre passant à travers le joint, ce qui déforme l'élément initialement plan en lui donnant une forme incurvée ou Such seals are relatively well known; the outer regions of the annular sealing element are fixed between casing elements or bonded to a single rubber-coated shoemaking element, while the internal edge cooperates with the surface of a shaft passing through the seal, this which deforms the initially planar element giving it a curved shape or
de trompette.trumpet.
C'est un but de la présente invention de procurer sur la surface de l'élément d'étanchéité qui est en contact It is an object of the present invention to provide on the surface of the sealing element which is in contact
avec l'arbre une structure améliorée qui améliore l'étan- with the tree an improved structure which improves the water
chéité dynamique.dynamic cheity.
Dans ou pour un joint tournant, la présente invention propose un élément d'étanchéité annulaire en PTFE dont le bord interne présente une structure ayant des régions In or for a rotary joint, the present invention provides an annular sealing element made of PTFE, the internal edge of which has a structure having regions
circonférentielles dans lesquelles les éléments struc- circumferential in which the struc-
turels sont parallèles l'un à 1' autre en étant inclinés par rapport au bord interne, l'écartement de ces éléments structurels au niveau du bord interne étant supérieur turels are parallel to one another being inclined with respect to the internal edge, the spacing of these structural elements at the level of the internal edge being greater
à leur écartement loin de ce bord interne. at their spacing away from this internal edge.
De préférence, les éléments structurels sont des entailles dans lasurface du PTFE, qui s'ouvrent pour former des rainures lorsque l'élément d'étanchéité se déforme sur l'arbre. Les éléments structurels peuvent comporter une ou plusieurs Preferably, the structural elements are notches in the surface of the PTFE, which open to form grooves when the sealing element deforms on the shaft. Structural elements can include one or more
entailles, nervures ou rainures hélicoïdales. helical notches, ribs or grooves.
Il existe de préférence une première région adjacente au bord interne dans laquelle l'écartement est constant, une deuxième région, éloignée du bord interne, dans laquelle l'écartement est constant, mais inférieur à l'écartement dans la première région, et une troisième région, entre There is preferably a first region adjacent to the internal edge in which the spacing is constant, a second region, remote from the internal edge, in which the spacing is constant, but less than the spacing in the first region, and a third region, between
la première région et la deuxième, dans laquelle l'écarte- the first region and the second, in which the
ment varie depuis celui de la première région jusqu'à ment varies from that of the first region to
celui de la deuxième région.that of the second region.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la des- The invention will be better understood on reading the
cription détaillée suivante, donnée à titre d'exemple seulement, d'une réalisation préférée, en liaison avec le dessin joint, sur lequel: la figure unique est une demi-coupe transversale à travers un élément d'étanchéité selon l'invention, monté sur following detailed description, given by way of example only, of a preferred embodiment, in conjunction with the attached drawing, in which: the single figure is a half cross-section through a sealing element according to the invention, mounted sure
un arbre.a tree.
On voit sur le dessin un élément d'étanchéité en PTFE The drawing shows a PTFE sealing element
à l'endroit o il est en contact avec un arbre 11. where it is in contact with a tree 11.
L'élément 10 a initialement la forme d'un anneau dans le plan 12 et son diamètre extérieur (non représenté) est fixé dans le plan 12 entre des éléments d'un boîtier métallique ou collé sur un seul élément de boîtier recouvert de caoutchouc. Toutefois, lorsqu'il est monté sur un arbre The element 10 initially has the shape of a ring in the plane 12 and its outside diameter (not shown) is fixed in the plane 12 between elements of a metal case or glued to a single case element covered with rubber. However, when mounted on a tree
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11, l'élément d'étanchéité est déformé en forme de trom- 11, the sealing element is deformed in the shape of a trom-
pette avec le diamètre intérieur 14 de l'anneau étiré pette with the inside diameter 14 of the stretched ring
le long de l'arbre 11.along the tree 11.
Sur la surface de l'élément 10 sont prévus des éléments structurels hydrodynamiques 15 qui améliorent l'étanchéité dynamique de l'élément 10 sur l'arbre. On a proposé de nombreuses configurations de tels éléments structurels, à savoir des nervures ou des rainures, que l'on peut utiliser dans la présente invention, mais la structure préférée consiste en des entailles hélicoïdales. Ces entailles sont coupées dans l'élément en PTFE lors de sa fabrication alors que la face ainsi entaillée est On the surface of the element 10 are provided hydrodynamic structural elements 15 which improve the dynamic sealing of the element 10 on the shaft. Numerous configurations of such structural elements, namely ribs or grooves, which can be used in the present invention have been proposed, but the preferred structure consists of helical notches. These notches are cut in the PTFE element during its manufacture while the face thus notched is
plane. Aucune matière n'est enlevée pendant cet entaillage. plane. No material is removed during this notching.
Toutefois, lorsque l'élément 10 est déformé par son montage However, when the element 10 is deformed by its mounting
sur l'arbre 11, les entailles s'ouvrent pour former effec- on the shaft 11, the notches open to form effective
tivement des rainures qui assurent une étanchéité hydro- grooves which provide a hydro-
dynamique. Dans la réalisation représentée, il y a quatre dynamic. In the illustrated embodiment, there are four
entailles hélicoïdales, mais, comme leur nombre est déter- helical notches, but, as their number is determin-
miné par le diamètre du joint et l'angle désiré entre l'entaille et le bord interne ou d'étanchéité 16, il est bien entendu qu'on peut prévoir un nombre quelconque d'entailles hélicoïdales, y compris une seule. Ce qui importe dans la présente invention est que, lorsqu'on se déplace axialement le long de l'arbre depuis le bord d'étanchéité 16, on puisse rencontrer, dans au moins certaines régions circonférentielles du joint, une succession d'éléments structurels sensiblement parallèles inclinés sur le bord interne 16. Par exemple,dans le cas d'une hélice unique, les éléments structurels rencontrés seraient undermined by the diameter of the joint and the desired angle between the notch and the internal or sealing edge 16, it is understood that any number of helical notches can be provided, including only one. What is important in the present invention is that, when one moves axially along the shaft from the sealing edge 16, one can meet, in at least certain circumferential regions of the joint, a succession of substantially structural elements parallel inclined on the internal edge 16. For example, in the case of a single propeller, the structural elements encountered would be
les spires successives de l'hélice. the successive turns of the propeller.
On peut voir sur le dessin que, au fur et à mesure qu'on s'éloigne du bord d'étanchétié 16, le pas de l'hélice, We can see in the drawing that, as we move away from the sealing edge 16, the pitch of the propeller,
ou de façonplus précise l'écartement des entailles suc- or more precisely the spacing of the notches
cessives, est intialement constant dans la région 20 et devient progressivement plus petit dans une région de transition 21 pour redevenir constant dans la région cessive, is initially constant in region 20 and becomes progressively smaller in a transition region 21 to become constant in the region
22, mais inférieur à l'écartement dans la région 20. 22, but less than the spacing in region 20.
Cette variation de l'écartement des éléments structurels successifs assure un pompage hydrodynamique maximal à proximité du bord d'étanchéité et le maintien d'un film de lubrifiant à l'endroit de contrainte maximale dans la région de transition 21 et elle évite le colmatage des entailles dans la région 22 par la poussière et les saletés, car le plus grand nombre d'entailles dans cette région signifie que chaque entaille est ouverte moins This variation in the spacing of the successive structural elements ensures maximum hydrodynamic pumping near the sealing edge and the maintenance of a film of lubricant at the point of maximum stress in the transition region 21 and it prevents clogging of the cuts in region 22 by dust and dirt, because the greater number of cuts in this region means that each cut is less open
largement et a une moindre action de pompage. widely and has less pumping action.
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