WO2008116983A1 - Dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation a l'intérieur d'une chambre - Google Patents

Dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation a l'intérieur d'une chambre Download PDF

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WO2008116983A1
WO2008116983A1 PCT/FR2008/000182 FR2008000182W WO2008116983A1 WO 2008116983 A1 WO2008116983 A1 WO 2008116983A1 FR 2008000182 W FR2008000182 W FR 2008000182W WO 2008116983 A1 WO2008116983 A1 WO 2008116983A1
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WO
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chamber
sealed
envelope
sealing device
bearing
Prior art date
Application number
PCT/FR2008/000182
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English (en)
Inventor
Guy Delaisse
Fabrice Bariau
Original Assignee
Mouvex
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Publication date
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Priority to US12/527,617 priority patent/US20100105487A1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
    • F04C15/0061—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F04C15/0065—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions for eccentric movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/84—Shrouds, e.g. casings, covers; Sealing means specially adapted therefor
    • F16D3/843—Shrouds, e.g. casings, covers; Sealing means specially adapted therefor enclosed covers
    • F16D3/845—Shrouds, e.g. casings, covers; Sealing means specially adapted therefor enclosed covers allowing relative movement of joint parts due to the flexing of the cover
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining

Definitions

  • the invention particularly relates to a device for transmitting a rotational movement to a pump shaft.
  • the device described in this document comprises a motor shaft comprising an inlet section passing through a wall of the flow chamber of a pump and cooperating with a rotating drive means, and an inclined section with respect to the section of input whose end is engaged with a driven shaft to transmit the rotational movement.
  • a motor shaft comprising an inlet section passing through a wall of the flow chamber of a pump and cooperating with a rotating drive means, and an inclined section with respect to the section of input whose end is engaged with a driven shaft to transmit the rotational movement.
  • a non-rotating sealing sleeve comprising two metal bellows.
  • the bellows are slidably mounted on the inclined section to ensure a sufficient life.
  • the invention aims to remedy these problems by proposing a device for transmitting a rotational movement that is waterproof, resistant and allows to reduce the force required to actuate the driven shaft by increasing its lever arm.
  • the invention proposes a sealed device for transmitting a rotational movement comprising:
  • a motor shaft comprising at least one inlet section passing through a wall of said chamber and intended to cooperate with a rotation drive means and an output section engaged with said driven shaft and inclined at an angle ⁇ relative to at said entrance section; the device comprising a non-rotating sealed envelope covering the motor shaft inside said chamber.
  • the sealed envelope comprises at least:
  • a bellows portion ensuring the flexibility of said envelope at the intersection between the axis of the inlet section and the axis of the output section of the motor shaft, and a rigid sleeve extending the bellows portion in the direction of from the end of the output section of the motor shaft.
  • the sealed envelope is stable because the bellows portion uses a small number of juxtaposed annular elements.
  • the eccentricity of the end of the inclined portion can be increased in proportion to the length of the rigid sleeve because this portion of the envelope does not affect the rigidity of the envelope.
  • the effort required for rotation of the driven shaft is decreased by the increase of the lever arm.
  • the bellows portion extends an equal distance on either side of said intersection to describe a circular arc.
  • the stresses are distributed equally over each wave.
  • the length of the rigid sleeve is greater than half the length of the bellows portion.
  • the bellows envelopes are subjected to deformations due to the pressure difference between the inside of the envelope and the chamber.
  • a bellows whose axis describes a circular arc goes in case of pressure change shape.
  • the shape of the bellows depends on the direction of the pressure difference. If the pressure inside the bellows is greater than that inside the chamber then said bellows will bend. On the contrary, if the pressure in the bellows is lower than the pressure in the chamber then the bellows recovers. The consequence of these deformations is an increase in the stresses in certain bellows waves, leading to a decrease in the life of said bellows.
  • the sealed envelope is filled with a liquid in order to balance the pressure between the inside of the chamber and the inside of the envelope.
  • Filling the interior volume of a flexible and watertight cavity with a liquid is an effective solution to solve the problem mentioned above.
  • the liquid is a degassed lubricant.
  • the degassed lubricant is advantageous in that it can, on the one hand, on our scale, be considered incompressible and on the other hand, on our scale, be considered insensitive to vacuum in the limit of its vapor pressure.
  • the sealed envelope is firstly fixed to the chamber and secondly mounted on the motor shaft by a sliding bearing.
  • the sealed envelope thus has a degree of axial freedom at one of its ends.
  • the casing is adapted to undergo expansions or contractions of the liquid as a function of the temperature changes inside the chamber.
  • the motor shaft is mounted in rotation by means of a bearing mounted on a support extending inside said chamber.
  • the bearing of the motor shaft is close to the point of transmission of the torque which makes it possible to reduce the forces applied on said bearing.
  • the output section of the motor shaft is fixed on the input section via a support flange.
  • the length of the input section is increased and the support bearing of the motor shaft can be arranged more closely to the torque transmission point.
  • the device comprises a connection piece positioned at the end of the motor shaft, the driven shaft being provided with a cradle for receiving said connecting piece.
  • the sealed envelope is made of a stainless metal material or a composite material.
  • the shell material is chemically compatible with all kinds of pumped liquid and is resistant to use at high temperatures.
  • the invention relates to a method of manufacturing a sealed transmission device according to the first aspect of the invention comprising a step of filling the sealed envelope with a liquid in order to balance the pressure between the chamber. and the inside of the envelope.
  • said method further comprises a step prior to the filling step consisting in evacuating said sealed envelope.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the device for transmitting a rotation of a motor shaft to a driven shaft according to the invention
  • FIG. 3 is a sectional view of a motion transmission device according to a particular embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a view of the device of FIG. 3, illustrating in more detail the sealed envelope and the connection between the motor shaft and the driven shaft;
  • FIG. 6 is an enlarged sectional view of the device of FIG. 3;
  • FIG. 7 is a sectional view of the bearing support of the motor shaft extending inside the chamber according to the embodiment of FIG. 3;
  • FIG. 8 is a perspective view of the receiving cradle of the connecting piece integral with the end of the motor shaft according to the embodiment of Figure 3;
  • FIG. 9 is a sectional view in the plane IX-IX of FIG. 3.
  • Figure 1 schematically illustrates a device for transmitting the rotational movement.
  • the device comprises a drive shaft 1, a driven shaft 2 and a non-rotating chamber 7 filled with a fluid through which the movement is transmitted.
  • the drive shaft 1 and the driven shaft 2 are rotatably mounted on the chamber by bearings 12, 13.
  • the transmission device according to the invention is particularly intended for a pump.
  • the chamber 7 may in particular be a flow chamber of a pump traversed by the product conveyed or a sealing chamber auxiliary to the flow chamber;
  • the driven shaft 2 may in particular be a pump shaft on which is installed the pumping member of the pump.
  • the drive shaft 1 comprises an inlet section 3 and an outlet section 4 which is inclined at an angle ⁇ with respect to the inlet section 3.
  • the inlet section 3 passes through a fixed wall 14 of the chamber 7 and cooperates with a rotating drive means placed outside the chamber, such as a motor, not shown.
  • the inlet section 3 is coaxial with the driven shaft 2.
  • the driven shaft 2 comprises a U-shaped cradle 5 to accommodate the eccentric end of the drive shaft 1.
  • the eccentricity at the end of the drive shaft motor shaft 1 resulting from the inclination of the outlet section 4 is designated E.
  • the force required to transmit the torque to the driven shaft 2 is inversely proportional to the eccentricity E.
  • the direction of rotation of the movement can be carried out in either the clockwise or counterclockwise direction.
  • the direction of transmission of the movement can be reversed, the motor shaft 1 becoming the driven shaft 2 and vice versa.
  • the portion of the motor shaft 1 disposed inside the chamber 7 is covered with a non-rotating tight envelope 8 around its axis. comprising two portions: a bellows portion 9 and a sleeve 10 extending said bellows portion 9 towards the outlet section 4.
  • the envelope 8 is mounted on the one hand fixed relative to the chamber 7 and on the other hand mounted in rotation on the output section 4 of the drive shaft 1 by a sliding bearing 11.
  • the sliding bearing 11 may in particular be a sliding bearing or a rolling bearing.
  • the bellows portion 9 makes it possible to ensure the flexibility of the casing 8 in the vicinity of the intersection I between the axis d1 of the inlet section 3 and the axis d2 of the outlet section.
  • the bellows consists of a series of annular elements 6.
  • the bellows 9 describes a circular arc.
  • the bellows 9 extends of a length equal to and a 'on either side of the intersection I.
  • the sleeve 10 is rigid and allows to extend the envelope 8 without increasing its instability.
  • the increase in the eccentricity provided by the portion of the outlet section 4 covered by the sleeve 10 of length m is at least equal to the eccentricity e resulting from the portion of the section. 4, thus covered by the bellows 9.
  • the length of the sleeve 10 is greater than 50% of the length of the bellows portion 9, and preferably greater than the length of the bellows portion 9.
  • the construction of the sealed envelope 8 must provide it with sufficient torsional rigidity to withstand the torsional torque to which it is subjected during operation.
  • the sealed envelope 8 is made of stainless steel. However, it can be considered in any other material having physical and chemical characteristics suitable for this application, including ceramics.
  • the sealed casing 8 is filled with a liquid, preferably a lubricant.
  • a liquid preferably a lubricant.
  • the method of manufacturing the device provides for evacuating the inside of the casing 8 via one or more orifices not shown.
  • the mounting method provides for filling the casing 8, via the orifice or holes, with the lubricant.
  • FIGS 3 to 8 described below illustrate a particular embodiment of the invention.
  • the motor shaft illustrated in Figure 4 also has an inlet section 3 and an outlet section 4 inclined at an angle ⁇ .
  • the output section 4 is carried by a support flange 15 for laterally and angularly displacing said output section 4 with respect to the input section 3.
  • the theoretical intersection I between the axis d1 of the inlet section 2 and the axis d2 of the outlet section 3 is located in an intermediate portion of the inlet section 3.
  • the inlet section 3 and the outlet section 4 are arranged to have the lateral and angular displacement at the end of the motor shaft 1.
  • the motor shaft 1 is mounted on the chamber via two bearings 12, 16 (see Figure 3).
  • a first bearing 16 is carried by a bearing support 17 extending outwardly of the chamber 7 and a second bearing 12 is carried by a bearing support 18 extending inside the chamber 7.
  • bearing supports 17, 18 are mounted integral with the chamber 7, not shown in FIGS. 3 to 9.
  • it is sought to place the second bearing 12 as close as possible to the point of transmission of the movement between the two shafts 1, 2.
  • the second bearing 12 is thus placed close to the end of the inlet section 3 adjacent to the outlet section 4.
  • This embodiment is therefore particularly advantageous because the design of the motor shaft 1 illustrated in Figure 4 associated with a bearing support 18 extending inside the chamber 7 allows to have the second bearing 12 very close to the end of the motor shaft 1.
  • Figure 7 illustrates in detail said bearing support member 18.
  • the bearing support 18 extends inside the sealed envelope 8.
  • the support 18 comprises a fastening flange 19 on the chamber 7, provided with orifices 20 intended to receive fasteners not shown.
  • a cylindrical bore 21 extends from the fastening flange 19 inwardly of the chamber 7 and allows the passage of the drive shaft 1. In operation, the bore 21 is also filled with lubricant.
  • the bore 21 comprises a housing 22 for receiving the second bearing 12.
  • the sealed envelope 8, illustrated in detail in FIG. 6, is on the one hand integral with a fastening collar 23 secured to the bearing support 19 itself attached to the chamber 7 and on the other hand mounted in rotation on the outlet section 3 of the drive shaft 1 by a sliding bearing 11.
  • the drive shaft 1 is provided at its end with a connecting piece 24, shown in detail in FIGS. 6 and 9. Said connecting piece
  • the connecting piece 24 is received in a cradle 5 U, shown in Figures 8 and 9, secured to the end of the driven shaft 2.
  • the connecting piece 24 has a cylindrical housing 25 for receiving the end of the shaft motor and a double bearing 11, 26.
  • the sealed casing 8 is fixed to the intermediate piece 27 of said double bearing 11, 26.
  • the intermediate piece 27 is slidably mounted on the drive shaft 1.
  • 26 allows the envelope 8 to be non-rotating on itself while the connecting piece 24 and the motor shaft 1 are driven in a rotational movement.
  • the cradle 5 has a motion transmission function, comparable to the function of a crank, and is attached to one end of the driven shaft 2.
  • the connecting piece or endpiece 24 and the cradle 5 have support walls 28a, 29a, 28b, 29b substantially planar.
  • the bearing areas between the walls 28a and 28b of the connection piece 24 and the walls 29a, 29b of the cradle 5 are limited to a portion of the zones facing each other so as to provide a clearance which allows deformations. of construction or operation without causing blockage of the movement transmission.
  • the driven shaft 2 is supported by two bearings 13, 30 extending on either side of the flow chamber 31 of the pump (see Figure 3) and comprises pumping members for circulating the liquid through the chamber 31.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation, à l'intérieur d'une chambre (7), d'un arbre moteur (1 ) vers un arbre entraîné (2), ledit arbre moteur (1 ) comprenant au moins un tronçon d'entrée (3) traversant une paroi (14) de ladite chambre (7) et supporté par deux paliers dont l'un (12) se trouve à l'intérieur de l'enveloppe étanche (8) au plus prêt du tronçon de sortie (4), et destiné à coopérer avec un moyen d'entraînement en rotation et un tronçon de sortie (4) en prise avec ledit arbre entraîné (2) et incliné d'un angle α par rapport audit tronçon d'entrée (2); le dispositif comprenant une enveloppe étanche recouvrant la portion de l'arbre moteur (2) disposée dans ladite chambre (7) L'enveloppe étanche (8) comporte au moins : - une portion en soufflet (9) assurant la flexibilité de ladite enveloppe (8) à l'intersection entre l'axe du tronçon d'entrée (3) et l'axe du tronçon de sortie (4) de l'arbre moteur (1 ), et - un manchon rigide (10) prolongeant la portion en soufflet (9) en direction de l'extrémité du tronçon de sortie (4) de l'arbre moteur (1 ). L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un dispositif étanche de transmission.

Description

DISPOSITIF ETANCHE DE TRANSMISSION D'UN MOUVEMENT DE ROTATION A L'INTERIEUR D'UNE CHAMBRE
L'invention concerne notamment un dispositif permettant de transmettre un mouvement de rotation à un arbre de pompe.
Dans l'art antérieur, il est connu des dispositifs étanches de transmission d'un mouvement de rotation à l'intérieur d'une chambre.
De tels dispositifs sont notamment décrits dans la demande de brevet français FR 2 746 452 au nom de la demanderesse.
Le dispositif décrit dans ce document comporte un arbre moteur comprenant un tronçon d'entrée traversant une paroi de la chambre d'écoulement d'une pompe et coopérant avec un moyen d'entraînement en rotation, et un tronçon incliné par rapport au tronçon d'entrée dont l'extrémité est en prise avec un arbre entraîné afin de transmettre le mouvement de rotation. Afin de garantir l'étanchéité entre l'intérieur et l'extérieur de la chambre d'écoulement, la portion de l'arbre moteur disposée dans la chambre d'écoulement est recouverte d'une manchette étanche non tournante comportant deux soufflets métalliques. Les soufflets sont montés à coulissement sur le tronçon incliné afin de leur assurer une durée de vie suffisante.
Toutefois, ce type de dispositif présente des inconvénients. En effet, l'excentration maximale de l'extrémité du tronçon incliné par rapport au tronçon de sortie est limitée car le dépassement de cette excentration maximale conduit au flambage du soufflet. En effet, afin de limiter les contraintes générées dans les ondes du soufflet dues à la déformation des ondes, l'angle α d'inclinaison entre le tronçon d'inclinée et le tronçon d'entrée doit être limité. Ainsi, pour augmenter l'excentration, la longueur du tronçon inclinée et donc du soufflet doit être augmenté. Or, l'augmentation de la longueur du soufflet par addition de plusieurs ondes réduit la rigidité du soufflet jusqu'à le rendre instable dans ces mouvements. On peut appeler cette instabilité le flambage du soufflet. Ainsi, en raison de cette impossibilité d'augmenter l'excentration sous peine de conduire au flambage du soufflet, l'effort nécessaire pour entraîner en rotation l'arbre entraîné est relativement important.
L'invention vise à remédier à ces problèmes en proposant un dispositif de transmission d'un mouvement de rotation qui soit étanche, résistant et permette de diminuer l'effort nécessaire pour actionner l'arbre entraîné en augmentant son bras de levier.
A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose un dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation comprenant :
- une chambre à l'intérieur de laquelle est transmis le mouvement
- un arbre entraîné ;
- un arbre moteur comprenant au moins un tronçon d'entrée traversant une paroi de ladite chambre et destiné à coopérer avec un moyen d'entraînement en rotation et un tronçon de sortie en prise avec ledit arbre entraîné et incliné d'un angle α par rapport audit tronçon d'entrée ; le dispositif comprenant une enveloppe étanche non tournante recouvrant l'arbre moteur à l'intérieur de ladite chambre.
L'enveloppe étanche comporte au moins :
- une portion en soufflet assurant la flexibilité de ladite enveloppe à l'intersection entre l'axe du tronçon d'entrée et l'axe du tronçon de sortie de l'arbre moteur, et - un manchon rigide prolongeant la portion en soufflet en direction de l'extrémité du tronçon de sortie de l'arbre moteur.
Ainsi, selon l'invention, l'enveloppe étanche est stable car la portion de soufflet utilise un nombre restreint d'éléments annulaires juxtaposés. En outre, l'excentration de l'extrémité de la portion inclinée peut être augmentée en proportion de la longueur du manchon rigide car cette portion de l'enveloppe ne nuit pas à la rigidité de l'enveloppe. Ainsi, l'effort nécessaire pour la rotation de l'arbre entraîné est diminué par l'augmentation du bras de levier. Avantageusement, la portion en soufflet s'étend d'une distance égale de part et d'autre de ladite intersection afin de décrire un arc de cercle. Ainsi, les contraintes sont réparties de manière égale sur chaque ondes.
De préférence, afin d'obtenir une excentration importante, la longueur du manchon rigide est supérieure à la moitié de la longueur de la portion en soufflet.
Par ailleurs, dans les dispositifs de l'art antérieur, les enveloppes en soufflet sont soumises à des déformations dues à la différence de pression entre l'intérieur de l'enveloppe et la chambre. En effet, un soufflet dont l'axe décrit un arc de cercle va en cas de mise en pression changer de forme. Dans de telles circonstances, la forme prise par le soufflet dépend du sens de l'écart de pression. Si la pression à l'intérieur du soufflet est supérieure à celle régnant à l'intérieur de la chambre alors ledit soufflet va se cintrer. Au contraire, si la pression dans le soufflet est inférieure à la pression dans la chambre alors le soufflet se redresse. La conséquence de ces déformations est une augmentation des contraintes dans certaines ondes du soufflet, conduisant à une diminution de la durée de vie desdits soufflets.
Avantageusement, afin de résoudre le problème susmentionné, l'enveloppe étanche est remplie d'un liquide afin d'équilibrer la pression entre l'intérieur de la chambre et l'intérieur de l'enveloppe. Le remplissage du volume intérieur d'une cavité souple et étanche avec un liquide est une solution efficace pour résoudre le problème mentionné ci-dessus.
Dans un mode de réalisation préféré, le liquide est un lubrifiant dégazé. Le lubrifiant dégazé est avantageux en ce qu'il peut d'une part, à notre échelle, être considéré comme incompressible et d'autre part, à notre échelle, être considéré comme insensible au vide dans la limite de sa tension de vapeur.
Avantageusement, l'enveloppe étanche est d'une part fixée à la chambre et d'autre part montée sur l'arbre moteur par un palier coulissant L'enveloppe étanche possède donc un degré de liberté axiale à une de ses extrémités. Ainsi, l'enveloppe est adaptée à subir des dilatations ou contractions du liquide en fonction des évolutions de température à l'intérieur de la chambre.
Avantageusement, l'arbre moteur est monté en rotation par l'intermédiaire d'un palier monté sur un support s'étendant à l'intérieur de ladite chambre. Ainsi, le palier de l'arbre moteur est proche du point de transmission du couple ce qui permet de diminuer les efforts appliqués sur ledit palier.
Avantageusement, le tronçon de sortie de l'arbre moteur est fixé sur le tronçon d'entrée par l'intermédiaire d'un flasque support. Ainsi, la longueur du tronçon d'entrée est augmentée et le palier de support de l'arbre moteur peut être disposé de manière plus proche du point de transmission du couple.
Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend une pièce de connexion positionnée à l'extrémité de l'arbre moteur, l'arbre entraîné étant pourvu d'un berceau de réception de ladite pièce de connexion.
Avantageusement, l'enveloppe étanche est réalisée dans un matériau métallique inoxydable ou dans un matériau composite. Ainsi, le matériau de l'enveloppe est chimiquement compatible avec toutes sortes de liquide pompé et résiste à une utilisation à hautes températures.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif étanche de transmission selon le premier aspect de l'invention comportant une étape de remplissage de l'enveloppe étanche avec un liquide afin d'équilibrer la pression entre la chambre et l'intérieur de l'enveloppe.
De préférence, ledit procédé comporte en outre une étape antérieure à l'étape de remplissage consistant mettre à mettre sous vide ladite enveloppe étanche.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique du dispositif de transmission d'une rotation d'un arbre moteur vers un arbre entraîné selon l'invention ;
- la figure 2 illustre de façon schématique la connexion entre l'arbre moteur et l'arbre entraîné ;
- la figure 3 est une vue en coupe d'un dispositif de transmission du mouvement selon un mode de réalisation particulier de l'invention ;
- la figure 4 représente l'arbre moteur du dispositif de transmission de la figure 3 ;
- la figure 5 est une vue du dispositif de la figure 3, illustrant de façon plus détaillée l'enveloppe étanche et la connexion entre l'arbre moteur et l'arbre entraîné ;
- la figure 6 est une vue agrandie en coupe du dispositif de la figure 3 ;
- la figure 7 est une vue en coupe du support de palier de l'arbre moteur s'étendant à l'intérieur de la chambre selon le mode de réalisation de la figure 3 ;
- la figure 8 est une vue en perspective du berceau de réception de la pièce de connexion solidaire de l'extrémité de l'arbre moteur selon le mode de réalisation de la figure 3 ; et
- la figure 9 est une vue en coupe dans le plan IX-IX de la figure 3.
La figure 1 illustre schématiquement un dispositif de transmission du mouvement de rotation. Le dispositif comprend un arbre moteur 1 , un arbre entraîné 2 et une chambre 7 non tournante emplie d'un fluide à travers de laquelle la transmission du mouvement s'effectue. L'arbre moteur 1 et l'arbre entraîné 2 sont montés en rotation sur la chambre par des paliers 12, 13. Le dispositif de transmission selon l'invention est particulièrement destiné à une pompe. Ainsi, la chambre 7 peut notamment être une chambre d'écoulement d'une pompe traversée par le produit véhiculé ou une chambre d'étanchéité auxiliaire à la chambre d'écoulement ; l'arbre entraîné 2 peut notamment être un arbre de pompe sur lequel est installé l'organe de pompage de la pompe.
L'arbre moteur 1 comprend un tronçon d'entrée 3 et un tronçon de sortie 4 qui est incliné d'un angle α par rapport au tronçon d'entrée 3. Le tronçon d'entrée 3 traverse une paroi fixe 14 de la chambre 7 et coopère avec un moyen d'entraînement en rotation placé à l'extérieur de la chambre, tel qu'un moteur, non représenté. Le tronçon d'entrée 3 est coaxial à l'arbre entraînée 2. L'arbre entraîné 2 comprend un berceau en U 5 permettant d'accueillir l'extrémité excentrée de l'arbre moteur 1. L'excentricité à l'extrémité de l'arbre moteur 1 résultant de l'inclinaison du tronçon de sortie 4 est désignée E. L'effort nécessaire à la transmission du couple à l'arbre entraîné 2 est inversement proportionnel à l'excentration E.
Le sens de rotation du mouvement peut s'effectuer indifféremment dans le sens horaire ou dans le sens anti-horaire. En outre, le sens de transmission du mouvement peut s'inverser, l'arbre moteur 1 devenant l'arbre entraîné 2 et inversement. Afin de garantir l'étanchéité entre l'intérieur et l'extérieur de la chambre 7, la partie de l'arbre moteur 1 disposée à l'intérieur de la chambre 7 est recouverte d'une enveloppe étanche 8 non tournante autour de son axe comprenant deux portions : une portion en soufflet 9 et un manchon 10 prolongeant ladite portion en soufflet 9 vers le tronçon de sortie 4. L'enveloppe 8 est montée d'une part fixe par rapport à la chambre 7 et d'autre part montée en rotation sur le tronçon de sortie 4 de l'arbre moteur 1 par un palier coulissant 11. Le palier coulissant 11 peut notamment être un palier lisse ou un palier à roulement.
La portion en soufflet 9 permet d'assurer la flexibilité de l'enveloppe 8 au voisinage de l'intersection I entre l'axe d1 du tronçon d'entrée 3 et l'axe d2 du tronçon de sortie. Dans le mode de réalisation représenté, le soufflet est constitué d'une série d'éléments annulaires 6. Afin de limiter les contraintes dans ces éléments annulaires 6, le soufflet 9 décrit un arc de cercle. À cet effet, le soufflet 9 s'étend d'une longueur égale a et a' de part et d'autre de l'intersection I.
Le manchon 10 est rigide et permet de prolonger l'enveloppe 8 sans pour autant accroître son instabilité. Avantageusement, afin d'obtenir une excentricité E suffisante, l'augmentation de l'excentration apportée par la portion du tronçon de sortie 4 recouverte par le manchon 10 de longueur m est au moins égale à l'excentration e résultant de la portion du tronçon de sortie 4 recouverte par le soufflet 9. Ainsi, la longueur du manchon 10 est supérieure à 50 % de la longueur de la portion en soufflet 9, et de préférence, supérieure à la longueur de la portion en soufflet 9.
La construction de l'enveloppe étanche 8 doit lui assurer une rigidité en torsion suffisante pour supporté le couple de torsion auquel elle est soumise en fonctionnement.
Dans un mode de réalisation, l'enveloppe étanche 8 est réalisée en acier inoxydable. On peut toutefois envisager sa réalisation dans tout autre matériau possédant des caractéristiques physiques et chimiques adéquates à cette application, et notamment la céramique.
Afin d'équilibrer la pression entre l'intérieur de la chambre 7 et l'intérieur de l'enveloppe 8, l'enveloppe étanche 8 est remplie d'un liquide, de préférence un lubrifiant. À cet effet, lorsque l'arbre moteur 1 et l'enveloppe 8 sont situés à l'intérieur de la chambre 7, le procédé de fabrication du dispositif prévoit de faire le vide à l'intérieur de l'enveloppe 8 via un ou plusieurs orifices non représentés. Lorsque le vide est effectué à l'intérieur de l'enveloppe 8, le procédé de montage prévoit de remplir l'enveloppe 8, via le ou lesdits orifices, avec le lubrifiant.
Les figures 3 à 8 décrites ci-dessous illustrent un mode de réalisation particulier de l'invention. L'arbre moteur illustré sur la figure 4 présente également un tronçon d'entrée 3 et un tronçon de sortie 4 incliné d'un angle α. Toutefois, dans ce mode de réalisation, le tronçon de sortie 4 est porté par un flasque support 15 permettant de déplacer latéralement et angulairement ledit tronçon de sortie 4 par rapport au tronçon d'entrée 3. Ainsi, l'intersection théorique I entre l'axe d1 du tronçon d'entrée 2 et l'axe d2 du tronçon de sortie 3 est située dans une portion intermédiaire du tronçon d'entrée 3. Le tronçon d'entrée 3 et le tronçon de sortie 4 sont donc agencés de manière à disposer le déplacement latérale et angulaire à l'extrémité de l'arbre moteur 1.
L'arbre moteur 1 est monté sur la chambre par l'intermédiaire de deux paliers 12, 16 (voir figure 3). Un premier palier 16 est porté par un support 17 de palier s'étendant vers l'extérieur de la chambre 7 et un second palier 12 est porté par un support 18 de palier s'étendant à l'intérieur de la chambre 7. Les deux supports 17, 18 de palier sont montés solidaires de la chambre 7, non représentée sur les figures 3 à 9. Afin de diminuer la force exercée sur les paliers 12, 16 lors de la transmission du mouvement, on cherche à placer le second palier 12 le plus près possible du point de transmission du mouvement entre les deux arbres 1 , 2. Le second palier 12 est donc placé à proximité de l'extrémité du tronçon d'entrée 3 adjacent au tronçon de sortie 4.
Cette réalisation est donc particulièrement avantageuse car la conception de l'arbre moteur 1 illustrée sur la figure 4 associée à un support 18 de palier s'étendant à l'intérieur de la chambre 7 permet de disposer le second palier 12 très proche de l'extrémité de l'arbre moteur 1.
La figure 7 illustre de façon détaillée ladite pièce de support 18 de palier. Le support de pallier 18 s'étend à l'intérieur de l'enveloppe étanche 8. À une première extrémité, le support 18 comprend une bride de fixation 19 sur la chambre 7, pourvu d'orifices 20 destinés à recevoir des organes de fixation non représentés. Un alésage cylindrique 21 s'étend de la bride de fixation 19 vers l'intérieur de la chambre 7 et permet le passage de l'arbre moteur 1. En fonctionnement, l'alésage 21 est également rempli de lubrifiant. À sa seconde extrémité, l'alésage 21 comprend un logement 22 permettant la réception du second palier 12.
Par ailleurs, l'enveloppe étanche 8, illustrée de façon détaillée sur la figure 6, est d'une part solidaire d'un collier de fixation 23 solidaire du support de palier 19 lui-même fixé à la chambre 7 et d'autre part montée en rotation sur le tronçon de sortie 3 de l'arbre moteur 1 par un palier coulissant 11.
L'arbre moteur 1 est pourvu à son extrémité d'une pièce de connexion 24, représentée de façon détaillée sur les figures 6 et 9. Ladite pièce de connexion
24 est reçue dans un berceau 5 en U, représenté sur les figures 8 et 9, solidaire de l'extrémité de l'arbre entraîné 2. La pièce de connexion 24 comporte un logement cylindrique 25 permettant de recevoir l'extrémité de l'arbre moteur et un double palier 11 , 26. L'enveloppe étanche 8 est fixée à la pièce intermédiaire 27 dudit double palier 11 , 26. La pièce intermédiaire 27 est montée coulissante sur l'arbre moteur 1. Ainsi, comme nous l'avons vue précédemment, l'enveloppe
9 est montée sur l'arbre moteur 1 via un palier coulissant 11. Le double palier
11 , 26 permet à l'enveloppe 8 d'être non tournante sur elle-même alors que la pièce de connexion 24 et l'arbre moteur 1 sont animés d'un mouvement de rotation.
Le berceau 5 à une fonction de transmission du mouvement, comparable à la fonction d'une manivelle, et est fixé à une extrémité de l'arbre entraînée 2.
Dans le mode de réalisation représenté, la pièce de connexion ou embout 24 et le berceau 5 possèdent des parois d'appui 28a, 29a, 28b, 29b sensiblement planes. Toutefois, les zones d'appui entre les parois 28a et 28b de la pièce de connexion 24 et les parois 29a, 29b du berceau 5 sont limitées à une partie des zones en vis-à-vis afin de ménager un jeu qui autorise des déformations de construction ou de fonctionnement sans provoquer de blocage de la transmission du mouvement.
Dans le mode de réalisation représenté, l'arbre entraîné 2 est supporté par deux paliers 13, 30 s'étendant de part et d'autre de la chambre d'écoulement 31 de la pompe (voir figure 3) et comprend des organes de pompage permettant de faire circuler le liquide à travers la chambre 31.
L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation , comprenant : - une chambre (7) à l'intérieur de laquelle est transmis le mouvement ;
- un arbre entraîné (2) ;
- un arbre moteur (1 ) comprenant au moins un tronçon d'entrée (3) traversant une paroi (14) de ladite chambre (7) et destiné à coopérer avec un moyen d'entraînement en rotation et un tronçon de sortie (4) en prise avec ledit arbre entraîné (2) et incliné d'un angle α par rapport audit tronçon d'entrée
(2) ; et une enveloppe étanche (8) non tournante, recouvrant l'arbre moteur (2) à l'intérieur de ladite chambre (7) ;
- ledit dispositif étant caractérisé en ce que l'enveloppe étanche (8) comporte au moins :
- une portion en soufflet (9) assurant la flexibilité de ladite enveloppe (8) à l'intersection I entre l'axe (d1) du tronçon d'entrée (3) et l'axe (d2) du tronçon de sortie (4) de l'arbre moteur (1), et
- un manchon rigide (10) prolongeant la portion en soufflet (9) en direction de l'extrémité du tronçon de sortie (4) de l'arbre moteur (1 ).
2. Dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation selon la revendication 1, dans lequel la portion en soufflet (9) s'étend d'une distance égale de part et d'autre de ladite intersection I afin de décrire un arc de cercle.
3. Dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel la longueur du manchon rigide (10) est supérieure à la longueur de la portion en soufflet (9).
4. Dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'enveloppe étanche (8) est remplie d'un liquide afin d'équilibrer la pression entre la chambre (7) et l'intérieur de l'enveloppe (8).
5. Dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation selon la revendication 4, dans lequel ledit liquide est un lubrifiant dégazé.
6. Dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'enveloppe étanche (8) est d'une part fixée à la chambre (7) et d'autre part montée sur l'arbre moteur (1 ) par un palier coulissant (11 ).
7 Dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant un support de palier (18) s'étendant à l'intérieur de la chambre (7) et portant un palier (12) supportant l'arbre moteur (1 ).
8. Dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation selon la revendication 7, dans lequel le support de palier (18) s'étend à l'intérieur de l'enveloppe étanche (8).
9 Dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le support de palier (18) comprend une bride de fixation (19) sur la chambre (7).
10. Dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel le palier (12) s'étendant à l'intérieur de la chambre (7) est disposé à proximité de l'extrémité du tronçon d'entrée (3) adjacent au tronçon de sortie (4).
il Dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation selon la revendication 10, dans lequel le support de palier (18) comprend un alésage cylindrique (21 ) s'étendant de la bride de fixation (19) vers l'intérieur de la chambre (7) et permettant le passage de l'arbre moteur (1 ).
12. Dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation selon l'une des revendications 9 à 11 , dans lequel l'enveloppe étanche (8) est solidaire d'un collier de fixation (23) solidaire du support de palier (18).
13. Dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation selon l'une des revendications 1 à 12, comprenant un support de palier (17) s'étendant à l'extérieur de la chambre (7) et portant un palier (16) supportant l'arbre moteur (1).
14. Dispositif étanche de transmission d'un mouvement selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel le tronçon de sortie (4) de l'arbre moteur (1 ) est fixé sur le tronçon d'entrée (3) par l'intermédiaire d'un flasque support (15) afin de déplacer latéralement et angulairement le tronçon de sortie (4) par rapport au tronçon d'entrée (3).
15. Dispositif étanche de transmission de mouvement selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le tronçon d'entrée (3) et le tronçon de sortie (4) sont agencés de manière à disposer le déplacement latérale et angulaire à l'extrémité de l'arbre moteur (1 ).
16. Dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, comprenant une pièce de connexion (24) solidaire d'une extrémité de l'arbre moteur (1), l'arbre entraîné (2) étant pourvu d'un berceau de réception (5) de ladite pièce de connexion (24).
17. Dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation selon la revendication 16, dans lequel la pièce de connexion (24) comporte un logement cylindrique (25) permettant de recevoir l'extrémité de l'arbre moteur (1 ) et un double palier (11 , 26) comportant une pièce intermédiaire (27), l'enveloppe étanche (8) étant fixée à ladite pièce intermédiaire (27).
18. Dispositif étanche de transmission d'un mouvement de rotation selon l'une des revendications 1 à 17, dans lequel l'enveloppe étanche (8) est réalisée dans un matériau compatible avec les fluides environnants et résistant aux efforts de flexion et de torsion induits.
19. Procédé de fabrication d'un dispositif étanche de transmission selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de remplissage de l'enveloppe étanche (8) avec un liquide afin d'équilibrer la pression entre l'intérieur de la chambre (7) et l'intérieur de l'enveloppe (8).
20. Procédé de fabrication selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte une étape antérieure à l'étape de remplissage consistant à mettre sous vide ladite enveloppe étanche (8).
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