FR3057642A1 - Agencement d’etancheite pour etancheifier une chambre entre un carter et un composant contre un agent fluide - Google Patents
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Abstract
Les exemples de réalisation ont trait à un agencement d'étanchéité (100-1 ; 100-2 ; 100-3) pour étanchéifier une chambre (102) entre un carter (104) et un composant (106) contre un agent fluide (108). L'agencement d'étanchéité (100-1 ; 100-2; 100-3) comprend un élément d'étanchéité (110) pouvant être relié fixement au carter (104) avec une lèvre d'étanchéité (112) mobile au moins dans une direction radiale. La lèvre d'étanchéité (112) est disposée selon un certain angle par rapport à la direction radiale. L'agencement d'étanchéité (100-1 ; 100-2; 100-3) comprend en outre un élément d'appui (114) en appui avec la lèvre d'étanchéité (112). En l'occurrence, une pression exercée par l'agent fluide (108) sur la lèvre d'étanchéité (112) peut être transmise à l'élément d'appui (114) dans la direction radiale.
Description
Agencement d'étanchéité pour étanchéifier une chambre entre un carter et un composant contre un agent fluide
Les présents exemples de réalisation appartiennent au domaine des agencements d'étanchéité, notamment ceux conçus pour étanchéifier une chambre entre un carter et un composant contre un agent fluide.
Des systèmes d'étanchéité sont utilisés dans de nombreux domaines de la technique pour protéger les éléments ou les composants, par exemple des impuretés ou de la corrosion. On peut ainsi utiliser différents systèmes d'étanchéité dans le domaine des centrales électriques subaquatiques. Des joints sont utilisés ici dans de nombreux cas pour des parties pouvant tourner ou pivoter afin de protéger les composants se trouvant à l'intérieur. Les pressions régnant dans les agents fluides peuvent toutefois exercer des forces élevées sur les joints et sur les surfaces de glissement en contact avec eux, pouvant ainsi entraîner une usure mutuelle en un temps court au niveau de ces composants, ce qui peut endommager l'effet d'étanchéité. En l'occurrence, un remplacement peut être le cas échéant complexe, coûteux ou, dans certaines circonstances, ne pas pouvoir être effectué à tout moment. On peut également rencontrer dans les applications subaquatiques des conditions dans lesquelles les systèmes d'étanchéité sont soumis à une pression élevée et pouvant donc faire l'objet d'une usure accélérée.
Il est donc souhaitable de créer un concept pour améliorer la fiabilité d'un joint pour réaliser l'étanchéité contre un agent fluide.
Un agencement d'étanchéité conforme à la présente invention prend en compte ces exigences.
Selon un premier aspect, les exemples de réalisation font référence à un agencement d'étanchéité pour étanchéifier une chambre entre un carter et un composant contre un agent fluide. L'agencement d'étanchéité
- 2 comprend un élément d'étanchéité pouvant être relié fixement au carter avec une lèvre d'étanchéité mobile au moins dans une direction radiale. La lèvre d'étanchéité est disposée selon un certain angle par rapport à la direction radiale. L'agencement d'étanchéité comprend en outre un élément d'appui en contact avec la lèvre d'étanchéité. En l'occurrence, une pression exercée par l'agent fluide sur la lèvre d'étanchéité peut être transmise à l'élément d'appui dans la direction radiale. Il est ainsi possible de réduire une force de compression, causée par la pression de l'agent, de la lèvre d'étanchéité au niveau d'une surface opposée du composant et ainsi d'amoindrir possiblement une usure de la lèvre d'étanchéité ainsi que d'entraver une quelconque transmission de pression de la lèvre d'étanchéité dans la direction axiale. Ceci peut également réduire une usure au niveau de la surface opposée. Les processus d'entretien peuvent le cas échéant être espacés et les coûts réduits.
Conformément à l'invention, l'agencement d'étanchéité comprend en outre un agencement d'étanchéité supplémentaire sur un côté, opposé à l'élément d'étanchéité, de l'élément d'appui. En l'occurrence, l'agencement d'étanchéité supplémentaire et l'élément d'étanchéité délimitent un volume. Le volume est accessible par le biais d'un alésage servant à évacuer l'agent se trouvant dans le volume. L'agencement d'étanchéité peut ainsi former une chambre de collecte pour d'éventuelles fuites, de façon à permettre de déterminer ou de résorber une pénétration de la fuite à travers l'élément d'étanchéité avant que celle-ci n'atteigne la chambre à étanchéifier, et ne puisse agir à cet endroit de façon dommageable sur les composants supplémentaires.
Dans quelques exemples de réalisation, l'élément d'appui comporte une rigidité supérieure à celle de l'élément d'étanchéité. Ceci peut possiblement renforcer une contre-force en appui orientée contre la force de compression sur la lèvre d'étanchéité et en l'occurrence maintenir un effet d'étanchéité.
- 3 Dans certains exemples de réalisation, l'élément d'appui est réalisé d'un seul tenant avec le carter. Ceci permet de simplifier dans certaines circonstances un processus de fabrication.
Dans quelques exemples de réalisation, l'élément d'appui s'étend dans le plan radial moins loin en direction d'un axe de symétrie de l'élément d'étanchéité que la lèvre d'étanchéité. Ceci rend possible un raccordement plus fiable de la lèvre d'étanchéité à une surface opposée, et ainsi l'obtention d'un effet d'étanchéité amélioré.
Dans quelques exemples de réalisation, l'alésage s'étend à travers l'élément d'appui et/ou le carter. Ceci permet de raccorder un réservoir de fuite en le plaçant à l'extérieur dans le plan radial et ainsi de le rendre mieux accessible, ce réservoir servant à ramener le fluide de fuite dans l'agent.
Dans certains exemples de réalisation, l'agencement d'étanchéité supplémentaire comprend un premier joint avec un premier corps de joint et un deuxième joint avec un deuxième corps de joint. En l'occurrence, une dilatation axiale du premier corps de joint et une dilatation axiale du deuxième corps de joint diffèrent l'une de l'autre et/ou diffèrent d'une dilatation axiale d'une structure en corps de l'élément d'étanchéité. Cela peut permettre à un opérateur de changer de place entre eux le premier joint, le deuxième joint ou l'élément d'étanchéité de telle sorte que leurs lèvres d'étanchéité reposent après l'échange dans une autre position contre une surface opposée qu'avant l'échange. L'usure peut ainsi être déplacée localement au niveau de la surface opposée, retardant ainsi éventuellement un processus d'entretien.
Dans quelques exemples de réalisation, l'agencement d'étanchéité supplémentaire comprend un premier joint et un deuxième joint. Le premier joint comporte une première lèvre d'étanchéité et le deuxième joint comporte une deuxième lèvre d'étanchéité. En l'occurrence, la première et la deuxième lèvre d'étanchéité s'écartent l'une de l'autre dans des directions opposées dans le plan axial. Ceci permet de créer un effet d'étanchéité par
- 4 rapport à l'agent ainsi que par rapport à l'éventuel moyen lubrifiant se trouvant dans la chambre à étanchéifier. Ceci permet d'éviter le cas échéant la sortie non désirée de moyen lubrifiant.
Dans certains exemples de réalisation, le carter comporte une surface d'appui s'étendant dans le plan radial avec un détouré arrière pour réaliser une complémentarité de forces avec l'agencement d'étanchéité supplémentaire. Ceci permet d'améliorer le blocage du joint et d'éviter un dysfonctionnement dû à un glissement involontaire.
Quelques exemples de réalisation ont trait à un moyeu de turbine. Le moyeu de turbine comprend une tige permettant de maintenir en rotation une aube de turbine par rapport au moyeu de turbine. Le moyeu de turbine comprend en outre un agencement d'étanchéité susmentionné. En l'occurrence, l'élément d'étanchéité de l'agencement d'étanchéité est étanchéifié au niveau de la tige au moyen de la lèvre d'étanchéité. Ceci permet par exemple d'utiliser l'agencement d'étanchéité dans le domaine des centrales électriques subaquatiques.
D'autres configurations avantageuses vont être décrites plus en détail par la suite à l'aide d'exemples de réalisation représentés sur les dessins, sans pour autant que ces exemples de réalisation soient limitatifs :
- la figure 1 illustre une section transversale d'un agencement d'étanchéité selon un exemple de réalisation ;
- la figure 2 illustre une section transversale d'un agencement d'étanchéité dans un état monté selon un exemple de réalisation ; et
- la figure 3 illustre une section transversale d'un agencement d'étanchéité dans un état monté selon un autre exemple de réalisation.
- 5 Dans la description suivante des illustrations annexées, des références identiques désignent des composants comparables ou identiques. On utilise en outre des références rassemblées pour des composants et des objets apparaissant à de multiples reprises dans un exemple de réalisation ou dans une illustration tout en étant décrits ensemble par rapport à une ou plusieurs caractéristiques. Des composants ou des objets décrits avec les mêmes références ou des références rassemblées peuvent être configurés de façon identique par rapport à plusieurs caractéristiques individuelles ou l'ensemble de ces caractéristiques, par exemple dans leurs dimensionnements, mais peuvent toutefois le cas échéant également différer si la description ne mentionne pas explicitement ou implicitement le contraire.
La figure 1 illustre un exemple de réalisation d'un agencement d'étanchéité 100-1 pour étanchéifier une chambre 102 entre un carter 104 et un composant 106 contre un agent fluide 108. L'agencement d'étanchéité 100-1 comprend un élément d'étanchéité 110 pouvant être relié fixement au carter 104 avec une lèvre d'étanchéité 112 mobile au moins dans une direction radiale. La lèvre d'étanchéité 112 est disposée selon un certain angle par rapport à la direction radiale. L'agencement d'étanchéité 100-1 comprend en outre un élément d'appui 114 en appui avec la lèvre d'étanchéité 112. En l'occurrence, une pression exercée par l'agent fluide 108 sur la lèvre d'étanchéité 112 peut être transmise à l'élément d'appui 114 dans la direction radiale.
La direction radiale est perpendiculaire à une direction axiale dont l'orientation va de l'agent 108 vers la chambre 102. L'élément d'étanchéité 110 ou l'élément d'appui 114 peuvent être réalisés ici symétriquement en rotation par rapport à la direction axiale ou, en d'autres termes, en forme d'anneau. Dans un autre exemple de réalisation, le joint peut s'étendre de façon linéaire le long d'une direction dans l'espace disposée perpendiculairement à la direction axiale. Le concept « dans le plan axial » peut ainsi faire référence par exemple à un axe x d'un système de coordonnées cartésien tridimensionnel et le concept « dans le plan radial » faire référence à un axe y ou à un axe z.
L'agencement d'étanchéité 100-1 peut être réalisé de façon à permettre d'offrir une résistance à la pression accrue (par exemple à partir de 10 bar) et de corriger ou d'éviter, en l'occurrence au moyen d'une lèvre d'étanchéité 112 flexible ou élastique, d'éventuelles positions de guingois. Ceci permet également d'utiliser l'agencement d'étanchéité 100-1 dans des agencements rotatifs d'éléments et à une pression de tout au plus 10 bar, par exemple dans des centrales hydrauliques, des appareils miniers ou des tunneliers. L'élément d'appui 114 peut entraîner le maintien de l'élément d'étanchéité 110 dans sa position et l'amélioration d'un léger jour statique pouvant se produire au moyen de la lèvre d'étanchéité 112, ce jour pouvant entraîner un possible mouvement d'une surface opposée au niveau d'un composant 106. On peut éviter dans certaines circonstances d'avoir à utiliser un ressort annulaire intégré dans la lèvre d'étanchéité 112, celui-ci pouvant entraîner une fragilisation de la lèvre d'étanchéité 112 du fait de la présence d'une rainure d'introduction ou d'un endommagement de la surface opposée (par exemple la tige). L'angle que forme la lèvre d'étanchéité 112 par rapport à la direction radiale fait que la pression de l'agent permet à la lèvre d'étanchéité 112 d'appuyer contre le composant 106. Ceci a un effet comparable à un ressort annulaire intégré. L'angle est, dans l'exemple de réalisation illustré ici, approximativement compris entre 40° et 50° mais peut récliner vers le haut ou vers le bas.
L'élément d'étanchéité 110 peut comprendre un élastomère. L'élément d'étanchéité 110 peut également comprendre du polyuréthane (par exemple S-Ecopur). Celui-ci peut le cas échéant comporter des matières lubrifiantes solides pouvant présenter une structure de matériau. Ceci permet de réduire le frottement de l'élément d'étanchéité 110 en fonctionnement ou une usure et de rendre possiblement superflu un graissage supplémentaire, par graisse ou huile par exemple. Une telle fonction autolubrifiante ou le maintien d'une certaine flexibilité en présence d'une rigidité accrue peuvent être avantageux par rapport aux matières en caoutchouc par exemple, en l'occurrence pour une utilisation subaquatique.
- 7 L'élément d'appui 114 peut présenter, dans quelques exemples de réalisation, une rigidité supérieure à celle de l'élément d'étanchéité 110. Par exemple, l'élément d'appui 114 peut comporter un matériau métallique. Ceci peut permettre de limiter un jeu dans l'espace et d'éviter une éventuelle empreinte ou déformation. L'élément d'appui 114 peut continuer d'être utilisé après un éventuel remplacement de l'élément d'étanchéité 110.
Dans quelques exemples de réalisation, l'élément d'appui 114 s'étend moins loin dans le plan radial en direction d'un axe de symétrie de l'élément d'étanchéité 100 que la lèvre d'étanchéité 110. L'axe de symétrie fait référence dans un exemple de réalisation à un élément d'étanchéité 100 réalisé en forme d'anneau. Dans un autre exemple de réalisation, l'élément d'appui 114 s'étend moins loin dans le plan radial en direction de la surface opposée de la lèvre d'étanchéité 110 que la lèvre d'étanchéité 110. Ceci permet d'obtenir un raccordement plus fiable de la lèvre d'étanchéité 110 à une surface opposée et ainsi d'améliorer l'effet d'étanchéité.
La figure 2 illustre un autre exemple de réalisation d'un agencement d'étanchéité 100-2. Les composants présentant une correspondance avec un élément décrit sur la figure 1 ne sont pas décrits de nouveau. Seules les différences sont explicitées. L'agencement d'étanchéité 100-2 comprend en outre un agencement d'étanchéité supplémentaire 116 sur un côté, opposé à l'élément d'étanchéité 110, de l'élément d'appui 114. En l'occurrence, l'agencement d'étanchéité supplémentaire 116 et l'élément d'étanchéité 110 délimitent un volume 118. Le volume 118 est accessible par le biais d'un alésage 120 servant à évacuer l'agent se trouvant dans le volume 118. Le volume 118 permet de créer un espace intermédiaire dans lequel par exemple l'eau de fuite peut être collectée avant qu'elle n'atteigne la chambre 102. L'agent infiltré peut être évacué hors du volume 118 à l'aide de l'alésage 120 ou être détecté à l'aide d'un capteur d'humidité ou d'un capteur de pression. Ceci permet de réaliser le cas échéant des entretiens ou de résorber la fuite avant que l'agent ne pénètre dans la chambre 102. Par exemple, l'alésage 120 peut déboucher dans un réservoir de fuite permettant de ramener le fluide de fuite dans l'agent. L'alésage 120 s'étend,
- 8 sur la figure 2, à travers le composant 106 mais peut également s'étendre, dans un autre exemple de réalisation expliqué par la suite, à travers l'élément d'appui 114 et/ou le carter 104.
Dans certains exemples de réalisation, l'agencement d'étanchéité supplémentaire 116 comprend un premier joint 122 avec un premier corps de joint 124 et un deuxième joint 126 avec un deuxième corps de joint 128. En l'occurrence, une dilatation axiale du premier corps de joint 124 et une dilatation axiale du deuxième corps de joint 128 diffèrent l'une de l'autre et/ou diffèrent d'une dilatation axiale d'une structure en corps 130 de l'élément d'étanchéité 110. Sur la figure 2 par exemple, la dilatation axiale du premier corps de joint 124 est supérieure à celle du deuxième corps de joint 128 et celle du deuxième corps de joint 128 à identique à celle de la structure en corps 130 de l'élément d'étanchéité 110. Cela peut permettre à un opérateur de changer de place entre eux le premier joint 122, le deuxième joint 126 ou l'élément d'étanchéité 110 de telle sorte qu'une première lèvre d'étanchéité 132 du premier joint 122 et une deuxième lèvre d'étanchéité 134 du deuxième joint 126 reposent respectivement contre une surface opposée, après l'échange dans une position différant d'une position avant l'échange. Autrement dit, la position ne peut être mise en contact, après l'échange, jusqu'à un certain moment de l'échange, ni avec la première lèvre d'étanchéité 132 ni avec la deuxième lèvre d'étanchéité 134 et la position avant l'échange ne peut être mise en contact, jusqu'au moment de l'échange, ni avec la première lèvre d'étanchéité 132 ni avec la deuxième lèvre d'étanchéité 134. L'usure peut ainsi être déplacée localement au niveau de la surface opposée, permettant ainsi éventuellement de retarder un processus d'entretien. L'élément d'étanchéité 110, le deuxième joint 122 et le premier joint 126 sont par exemple disposés dans cet ordre dans une direction axiale partant de l'agent 108. Après échange, on peut avoir un nouvel ordre, en partant de l'agent 108, par exemple premier joint 122, élément d'étanchéité 110 et deuxième joint 126. Dans un autre exemple de réalisation avec plus de deux joints ou éléments d'étanchéité 110, un échange de deux joints entre eux peut provoquer un changement de
- 9 position de plus de deux lèvres d'étanchéité de l'agencement voire de toutes les lèvres.
Dans un autre exemple de réalisation, seules une distance entre la première lèvre d'étanchéité 132 et une surface avant, s'étendant dans le plan radial, du premier joint 122 et une distance entre la deuxième lèvre d'étanchéité 134 et une surface avant, s'étendant dans le plan radial, du deuxième joint 126 peuvent différer. Un remplacement du premier joint 122 par le deuxième joint 126 peut ainsi provoquer le changement d'une position de la première lèvre d'étanchéité 132 et de la deuxième lèvre d'étanchéité 134 tout en ne changeant possiblement pas la position d'une lèvre d'étanchéité supplémentaire.
Le premier joint 122 comporte en outre une première lèvre d'étanchéité 132 et le deuxième joint 126 comporte une deuxième lèvre d'étanchéité 134. En l'occurrence, la première lèvre d'étanchéité 132 et la deuxième lèvre d'étanchéité 134 s'écartent l'une de l'autre dans des directions opposées dans le plan axial. Ceci permet que la deuxième lèvre d'étanchéité 134 réalise un effet d'étanchéité par rapport à l'agent éventuellement rentré à l'intérieur et que la première lèvre d'étanchéité 132 ait la même fonction par rapport à un éventuel moyen lubrifiant se trouvant dans la chambre à étanchéifier 102. Les effets de force des pressions respectives de l'agent 108 et du moyen lubrifiant sont représentés sous la forme de flèches sur la figure 2 et peuvent provoquer une force de compression de la première lèvre d'étanchéité 132 ou de la deuxième lèvre d'étanchéité 134 augmentant proportionnellement à la pression. Ceci permet d'éviter le cas échéant la sortie non désirée de moyen lubrifiant dans l'agent 108 et ainsi d'éviter les pressions sur l'environnement pouvant en résulter le cas échéant.
L'agencement d'étanchéité 100-2 comprend en outre une plaque de recouvrement 136 avec un détouré arrière 138. La plaque de recouvrement
136 peut être reliée de façon réversible au carter 104 à l'aide d'un moyen de fixation 140, par exemple d'une vis. Après la liaison, le détouré arrière 138 peut créer une liaison par complémentarité de forces de l'élément
- 10 d'étanchéité 110 avec le carter 104. Un rayon extérieur du détouré arrière 138 peut par exemple être quelque peu plus grand qu'un rayon intérieur de la structure en corps 130 pour permettre la liaison par complémentarité de forces (siège de compression). Les concepts « extérieur » et « intérieur » peuvent en l'occurrence faire référence à un axe central s'étendant dans le plan axial et représenté sous la forme d'une ligne dessinée. L'axe central peut être parallèle à la direction axiale ou coïncider avec elle.
Sur la figure 2, le carter 104 comporte en outre une surface d'appui 142 s'étendant dans le plan radial avec un détouré arrière 144 pour réaliser une complémentarité de forces avec l'agencement d'étanchéité supplémentaire 116. Ceci permet de bloquer de façon améliorée l'agencement d'étanchéité 116 et d'éviter un dysfonctionnement dû à un glissement involontaire. Une complémentarité de forces entre par exemple le premier joint 122 ou l'élément d'étanchéité 110 et le carter peut en l'occurrence s'exercer, tel que décrit, dans la direction radiale ainsi qu'entre la plaque de recouvrement 136 et la surface d'appui 142 dans la direction axiale.
La figure 3 illustre un autre exemple de réalisation d'un agencement d'étanchéité 100-3. À la différence de la figure 2, l'agencement d'étanchéité supplémentaire 116 comporte ici des joints supplémentaires 146-1 ; 146-2. Ceux-ci sont de construction identique à l'élément d'étanchéité 110 mais peuvent toutefois différer pour ce qui est des matériaux utilisés ou de leur dilatation axiale. Des éléments d'appui supplémentaires 148-1 ; 148-2 ; 148-3 sont respectivement amenés entre le premier, le deuxième joint et les joints supplémentaires 122 ; 126 ; 146-1 ; 146-2. En l'occurrence, les éléments d'appui supplémentaires 148-2 ; 148-3 sont de construction identique à l'élément d'appui 114. À titre d'exemple, l'élément d'appui supplémentaire 148-1 est réalisé d'un seul tenant avec le carter 104. Il est également possible dans quelques exemples de réalisation que l'élément d'appui 114 soit réalisé d'un seul tenant avec le carter. Des volumes supplémentaires 150-1 ; 150-2 ; 150-3 sont en outre formés par les joints 122 ; 126 ; 146-1 ; 146-2, ces volumes étant respectivement placés entre ces joints. Le premier joint 122 peut être accroché indépendamment des
- 11 joints supplémentaires 126 ; 146-1 ; 146-2, permettant ainsi d'éviter une accumulation des ajustements d'erreur axiaux pouvant par exemple apparaître du fait des tolérances de fabrication. Le premier joint 122 peut permettre de réduire la taille de la chambre 102 et ainsi de réduire la quantité de moyen lubrifiant se trouvant à l'intérieur et de retenir le moyen lubrifiant dans la chambre 102.
Le deuxième corps de joint 128 du deuxième joint 126 présente ici une dilatation axiale plus importante que celle des joints supplémentaires 146-1 ; 146-2 ou de la structure en corps 130 de l'élément d'étanchéité 110. En cas d'entretien ou de remplacement des joints, l'élément d'étanchéité 110 peut par exemple être échangé avec le deuxième joint 126. L'agencement d'étanchéité 100-3 peut ainsi être repoussé en direction de la chambre 102 par rapport au composant 106 (par exemple de quelques mm). Les surfaces de contact entre les lèvres d'étanchéité des joints individuels et la surface opposée du composant 106 peuvent ainsi être déplacées ou, en d'autres termes, utiliser les sections encore inutilisées de la surface opposée comme nouvelles surfaces de glissement pour les lèvres d'étanchéité. Ceci permet d'augmenter une durée de fonctionnement de la surface opposée, par exemple de la doubler.
L'agencement d'étanchéité 100-3 est réalisé de façon modulaire et les joints 110 ; 122 ; 126 ; 146-1 ; 146-2 sont respectivement maintenus par un élément d'appui 114 ; 148-1 ; 148-2 ; 148-3 pouvant réduire ou empêcher les déformations ou le frottement. Les joints 110 ; 122 ; 126 ; 146-1 ; 146-2 sont fixés par une plaque de recouvrement 136 et une plaque de recouvrement supplémentaire 152 de construction identique montée sur un côté opposé à la plaque de recouvrement 136, par accrochage axial dans sa position. Le détouré arrière 138 est biseauté de telle sorte qu'en l'occurrence, l'élément d'étanchéité 110 est comprimé contre le carter. Ceci permet d'améliorer le maintien de l'agencement d'étanchéité 100-3, et ce même en cas d'utilisation de plaques de recouvrement 136 ; 152 segmentées. Les joints 110 ; 122 ; 126 ; 146-1 ; 146-2 appuient en outre respectivement contre le composant 106 du fait d'une précontrainte du
- 12 matériau d'étanchéité (interaction entre la lèvre d'étanchéité et la surface opposée). Cela permet de n'avoir qu'un frottement ou une usure limités. Les éléments d'appui 114 ; 148-1 ; 148-2 ; 148-3 peuvent respectivement comporter en option un détouré arrière ou une saillie 156-1 ; 156-2 ; 156-3 pouvant s'étendre de façon biseautée ou parallèlement à un axe central de l'agencement d'étanchéité 100-3. La saillie 156-1 ; 156-2 ; 156-3 peut servir, de façon comparable au détouré arrière 138, à réaliser une complémentarité de forces avec un joint connexe, par pincement dans la direction radiale. Le joint connexe ainsi serré peut être différent d'un joint dont la lèvre d'étanchéité est connexe à l'élément d'appui 114 ; 148-1 ; 1482 ; 148-3.
En fonctionnement, l'agencement d'étanchéité 100-3 peut être plongé sous l'eau, de sorte que l'élément d'étanchéité 110 soit soumis à une certaine pression du fait de l'eau. La lèvre d'étanchéité 112 est en l'occurrence comprimée contre la surface opposée, permettant ainsi d'accroître les forces de compression ou de frottement. Ceci peut provoquer une usure sous la forme d'une abrasion de la lèvre d'étanchéité 112. L'ampleur de l'usure par unité de temps dépend de la pression. L'élément d'étanchéité 110 peut en outre entrer au contact de particules agressives ou abrasives dans l'eau (sable, matières en suspension, entre autres). Ceci peut endommager la lèvre d'étanchéité 112, pouvant provoquer une entrée d'eau dans le volume 118. Un capteur, par exemple un capteur d'humidité ou un capteur de pression, peut être raccordé au volume 118 via l'alésage 120, pouvant indiquer en l'occurrence un défaut d'étanchéité de l'élément d'étanchéité 110. L'alésage 120 s'étend à travers l'élément d'appui 114 et le carter 104.
À partir de ce point, l'élément d'étanchéité 110 peut possiblement ne plus être sollicité en pression mais peut continuer servir de filtre pouvant empêcher l'entrée d'autres particules abrasives. Le joint supplémentaire 146-2 peut en outre être placé sous pression, retenir l'eau et de ce fait commencer à s'user. Étant donné que les particules dans l'eau sont également tenues à distance du volume 118 par l'élément d'étanchéité 110,
- 13 le joint supplémentaire 146-2 peut tenir dans certaines circonstances plus longuement que l'élément d'étanchéité 110. À vitesse de fonctionnement réduite, il est même possible d'accroître encore une durée de vie du joint supplémentaire 146-2. En cas d'usure ou de perte d'effet, l'eau peut pénétrer dans le volume 150-1 supplémentaire. Un alésage supplémentaire 154 permet de détecter l'entrée d'eau à l'aide d'un capteur d'humidité ou de pression supplémentaire. Ceci permet de déterminer lorsque le joint supplémentaire 146-2 a lâché. De façon correspondante, lorsque le joint supplémentaire 146-1 a lâché, l'eau peut être empêchée d'entrer dans la chambre 102 du fait du deuxième joint 126. L'entrée d'eau supplémentaire peut également être mesurée à l'aide d'un capteur, rendant possible une meilleure planification du remplacement des joints par un opérateur. L'agencement d'étanchéité 100-3 peut être librement élargi respectivement en fonction des besoins en ajoutant des éléments d'appui ou des joints supplémentaires.
Il est possible en option de raccorder des réservoirs de fuite aux volumes 150-1 ; 150-2 ; 150-3 et 118 à travers les alésages supplémentaires 154-1 ; 154-2 et de ramener l'eau entrante dans l'eau alentour (par exemple la mer, une rivière). Les joints 110 ; 122 ; 126 ; 1461 et 146-2 ainsi que les éléments d'appui 114 ; 148-1 ; 148-2 et 148-3 peuvent être amenés dans le carter 104 depuis un côté ou poussés sur le composant 106 à partir duquel la plaque de recouvrement 136 ou 152 est montée.
Tel qu'évoqué, quelques exemples de réalisation peuvent être utilisés dans le cadre d'applications subaquatiques. Certains exemples de réalisation peuvent ainsi faire référence à un moyeu de turbine comprenant une tige permettant de maintenir en rotation une aube de turbine par rapport au moyeu de turbine ainsi que ledit agencement d'étanchéité 100-1 ; 100-2 ; 100-3. La tige peut ici correspondre au composant 106 et être arrêtée par rapport à un environnement. Le carter 104 peut être raccordé à une roue de turbine et peut tourner par rapport à la tige. L'élément d'étanchéité 110 de l'agencement d'étanchéité 100-1 ; 100-2 ; 100-3 est étanchéifié en
- 14 l'occurrence au moyen de la lèvre d'étanchéité 112 au niveau de la tige. Des exemples de réalisation selon l'agencement d'étanchéité 100-1 ; 100-2 ; 100-3 permettent en l'occurrence de résister aux forces s'exerçant dans le plan radial sur la tige de l'aube de turbine, par exemple les forces apparaissant dans les centrales électriques de cours d'eau ou de marées. Dans les turbines subaquatiques ou au-delà d'elles, l'agencement d'étanchéité 100-1 ; 100-2 ; 100-3 comprend par exemple également un palier de roulement pour raccorder de façon tournante le carter 104 au composant 106, celui-ci étant réalisé pour absorber les forces agissant dans le plan radial. Ceci peut être par exemple un roulement cylindrique, un roulement rainuré à billes ou un roulement conique (par exemple avec deux corps de rouleau en forme de tronc de cône dans un joint torique afin de mettre à disposition une largeur d'appui agrandie).
Des exemples de réalisation permettent de réduire l'encombrement en améliorant la compatibilité. Les redondances encastrées de joints permettent d'améliorer un effet d'étanchéité. Un remplacement simplifié des joints usés ou endommagés est en outre possible. Les durées de fonctionnement de l'agencement d'étanchéité peuvent être augmentées en permettant d'échanger les joints les uns avec les autres, ce qui permet d'accroître la durée de vie de la surface opposée, étant donné que les lèvres d'étanchéité des joints reposent à un autre endroit après l'échange qu'avant celui-ci. La configuration modulaire permet en outre une extension quelconque du système respectivement en fonction d'une exigence d'un opérateur.
Dans les applications à pression ambiante jusqu'à 8 bar, ou même audelà, il est possible d'améliorer la fiabilité de l'effet d'étanchéité par rapport à l'eau de mer des turbines de marées tant pour les composants statiques que pour les composants tournants. L'effet d'étanchéité peut éventuellement même être maintenu en cas de forte sollicitation d'une aube de turbine. Il est également possible de réaliser une protection par rapport aux sédiments ou aux galets entrants ou aux contaminants sortants par le biais du moyen lubrifiant. Une plaque de recouvrement supplémentaire ou un filtre retenant les particules de plus grande taille peuvent également aider dans ce sens.
- 15 Des exemples de réalisation peuvent constituer dans certaines circonstances une solution pour étanchéifier des applications subaquatiques à un coût réduit. L'utilisation optionnelle de capteurs offre en l'occurrence une possibilité de détection précoce des fuites et d'amélioration de la surveillance de l'agencement d'étanchéité. L'utilisation de réservoirs de fuite permet en outre le cas échéant de résorber les fuites. L'exemple de réalisation permet en outre de remplacer les joints à un coût réduit in situ. Une position de contact des joints avec la surface opposée peut en outre être modifiée, ce qui permet en l'occurrence de supprimer un coût supplémentaire en terme de composants.
Les exemples de réalisation précédemment décrits illustrent seulement une représentation des principes de la présente invention. On comprendra que l'homme du métier pourra apporter des modifications et des variations aux agencements et singularités décrits ici. Il est donc entendu que la présente invention n'est limitée que par le périmètre de protection des revendications suivantes et pas par les singularités spécifiques présentées dans la description et les explications des exemples de réalisation présentés dans celle-ci.
Les caractéristiques exposées dans la description précédente, les revendications suivantes et les figures annexées peuvent être significatives et être utilisées tant individuellement que suivant une combinaison quelconque pour mettre en œuvre un exemple de réalisation dans ses différentes configurations.
Claims (10)
- Revendications1. Agencement d'étanchéité (100-1 ; 100-2 ; 100-3) pour étanchéifier une chambre (102) entre un carter (104) et un composant (106) contre un agent fluide (108), caractérisé en ce qu'il comprend :- un élément d'étanchéité (110) pouvant être relié fixement au carter (104) avec une lèvre d'étanchéité (112) mobile au moins dans une direction radiale, la lèvre d'étanchéité (112) étant disposée selon un certain angle par rapport à la direction radiale ; et- un élément d'appui (114) en appui avec la lèvre d'étanchéité (112), une pression exercée par l'agent fluide (108) sur la lèvre d'étanchéité (112) pouvant être transmise à l'élément d'appui (114) dans la direction radiale ; ledit agencement d'étanchéité comprenant en outre un agencement d'étanchéité supplémentaire (116) sur un côté, opposé à l'élément d'étanchéité (110), de l'élément d'appui (114), ledit agencement d'étanchéité supplémentaire (116) comprenant un premier joint (122) avec un premier corps de joint (124) et un deuxième joint (126) avec un deuxième corps de joint (128).
- 2. Agencement d'étanchéité (100-1 ; 100-2 ; 100-3) selon la revendication 1, l'élément d'appui (114) présentant une rigidité supérieure à celle de l'élément d'étanchéité (110).
- 3. Agencement d'étanchéité (100-1 ; 100-2 ; 100-3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'élément d'appui (114) étant réalisé d'un seul tenant avec le carter (104).
- 4. Agencement d'étanchéité (100-1 ; 100-2 ; 100-3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'élément d'appui (114) s'étendant moins loin dans le plan radial en direction d'un axe de symétrie de l'élément d'étanchéité (100) que la lèvre d'étanchéité (112).
- 5. Agencement d'étanchéité (100-1 ; 100-2 ; 100-3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'agencement d'étanchéité supplémentaire- 17 (116) et l'élément d'étanchéité (110) délimitant un volume (118) accessible par le biais d'un alésage (120) servant à évacuer l'agent se trouvant dans le volume (118).
- 6. Agencement d'étanchéité (100-1 ; 100-2 ; 100-3) selon la revendication 5, l'alésage s'étendant à travers l'élément d'appui (114) et/ou le carter (104).
- 7. Agencement d'étanchéité (100-1 ; 100-2 ; 100-3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, une dilatation axiale du premier corps de joint (124) et une dilatation axiale du deuxième corps de joint (128) différant l'une de l'autre et/ou différant d'une dilatation axiale d'une structure en corps (130) de l'élément d'étanchéité (110).
- 8. Agencement d'étanchéité (100-1 ; 100-2 ; 100-3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'agencement d'étanchéité supplémentaire (116) comprenant un premier joint (122) et un deuxième joint (126), le premier joint (122) comportant une première lèvre d'étanchéité (132) et le deuxième joint (126) comportant une deuxième lèvre d'étanchéité (134), la première et la deuxième lèvre d'étanchéité (132 ; 134) s'écartant l'une de l'autre dans des directions opposées dans le plan axial.
- 9. Agencement d'étanchéité (100-1 ; 100-2 ; 100-3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, le carter (104) comportant une surface d'appui (142) s'étendant dans le plan radial avec un détouré arrière (144) pour réaliser une complémentarité de forces avec l'agencement d'étanchéité supplémentaire (116).
- 10. Moyeu de turbine, comprenant :- une tige permettant le support en rotation d'une aube de turbine par rapport au moyeu de turbine ; et- un agencement d'étanchéité (100-1 ; 100-2 ; 100-3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'élément d'étanchéité (110) de- 18 l'agencement d'étanchéité (100-1 ; 100-2 ; 100-3) étant étanchéifié au niveau de la tige au moyen de la lèvre d'étanchéité (112).
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| EP0671321A1 (fr) * | 1994-03-11 | 1995-09-13 | Ihc Holland N.V. | Joint d'étanchéité avec lubrification de graisse pour les tubes d'étambot |
| US5643026A (en) * | 1994-09-24 | 1997-07-01 | Blohm + Voss Holding Ag | Safety device for seal systems for propeller shafts on ships |
| DE19904761A1 (de) * | 1999-02-05 | 2000-09-07 | Voith Sulzer Papiertech Patent | Vorrichtung zum Abdichten einer Papierstoffsuspension an einer Wellendurchführung |
-
2016
- 2016-10-17 FR FR1660012A patent/FR3057642B1/fr active Active
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