Brevet FR2009570A1 — publié le 19700206

La présente invention concerne un dispositif d'étanchéité pou- vant outre utilisé dans un milieu comprenant en combinaison de l'eau et un lubrifiant, et plus spécialement un dispositif d'étanchéité du type décrit destiné à des paliers de laminoirs. 11 invention concerne plus précisément un tel dispositif d'étanchéité qui peut Outre facilement monté et démonté en vue d' un changement de cylindre. Au cours du fonctionnement des laminoirs-comme ceux utilisés dans l'industrie de l'acier, des quantité considérables d'eau sont fréquemment utilisées à des fins de refroidissement. Dans le passé, ltentrée de cette eau dans les paliers des laminoirs a posé de sérieux problèmes de graissage et d'usure provoquant, dans les cas extrêmes, un coincement des paliers. A cause des forces considérables entrant en jeu au cours du fonctionnement des laminoirs, les paliers des cylindres sont graissés avec des lubrifiants classiques de type huileux. Pour fonctionner avec une efficacité maximales il est par conséquent indispensable de maintenir les paliers des cylindres exempts d'eau et d'autres matières étrangères. Les joints étanches à l'huile et à la graisse utilisés jusqu'ici ont été capables de maintenir le lubrifiant dans les paliers des cylindres,mais n'ont pas pu empocher totalement L'entrée de l'eau de suintement et de lthumidité dans les paliers. Par suite, les paliers graissés à lthuile se sont rapidement détériorés en service et ont nécessité un fréquent entretien ou remplacement. Ceci stest traduit par des frais considérables d'une main d'oeuvre inutile etar une diminution importante de la production du laminoir. Divers types de joints étanches aux huiles, à la graisse et autres lubrifiants sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 3.141.70S, NO 3*239.285, N 2.go3.306, N 2.895.749, N 3.144.280, N 3.336.091, N 3.076.683, N 2.851.315, N 2.906.565, N 2.868.574, N 2.860.931 et N 3.093.425. Des dispositions d'étan- chéité analogues sont décrites par des articles de Timken Roller Bearing dans son "Timken Engineering Journal 1963" Pages C58, 32, 33, 166, 167 et de Lomax dans "Iron and Steel Engineer", septembre 1966. Aucun de ces articles ne décrit un dispositif efficace capable d'ex- clure totalement l'eau ou l'humidité des paliers. Aucun d'eux ne décrit l'utilisation d'un élément d'6tanchéité flexible comme une bague torique intercale entre les brides en saillie d'un élément d'écartement démontable et du tourillon du cylindre. Il ne décrivent également pas de dispositif approprié comprenant les brides susmentionnées du tourillon du cylindre et du dispositif de retenue pour éliminer l'eau du tourillon du cylindre et pour empocher la plus grande partie de l'eau de venir au contact des joints étanches au lubrifiant et à l'eau. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3.076.683 précité, bien qu'iL concerne ltapplication de joints en forme de bagues toriques à un arbre à cames de frein, ne fournit pas de moyen capable d'empocher l'arrosage de la sone par lteauwcomme cela se produirait dans des laminoirs. Un milieu aqueux de cette nature pénètrerait finalement dans les joints racleurs. le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3.336.091 précité concerne l'utilisation de joints à lèvres venant directement en contact avec un arbre rotatif,mais dans ce cas également il n'est pas prévu de moyen pour éliminer l'eau ou autres matières étrangères. Bien que-le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 2.851.815 précité utilise des forces centrifuges pour empocher le lubrifiant de colmater les orifices internes de la chambre réservée au lubrifiant et les passages associés, il nidécrit pas un moyenP? remp8cher l'eau d'entrer dans les diverses pièces du palier et pour empêcher ltarrosage de l'environnement du palier. En outre, aucun des brevets ou articles sus-mentionnés ne concerne un joint étanche au lubrifiant et à l'eau destiné à des paliers de laminoirs qui soit facilement démontable pour faciliter les opérations de changement de cylindre. Dans de nombreux laminoirs, il est indispensable de changer les cylindres de travail à raison de 2 ou .3 fois par période de travail. Par conséquent, pour obtenir une production optimale, il est indispensable de prévoir des ensembles d'étanchéité protégeant-des paliers qui peuvent être rapidement et facilement montés et démontés. La demanderesse surmonte les inconvénients de la technique antérieure en fournissant unaispositif étanche au lubrifiant et à l'eau comprenant une bride sur le tourillon d'un cylindre de laminoir qui peut titre solidaire du cylindre, si on le désire, Un élément d'écartement à brides est monté sur le tourillon du cylindre près de sa bride et l'étanchéité entre lesdites brides est assurée par une bague torique ou élément d'étanchéité périphérique analogue. laplu.s grande partie de l'eau de refroidissement ou fluide analogue pouvant parvenir au tourillon du cylindre depuis le corps du cylindre est projetée par les forces centrifuges engendrées par les brides de ltélément d'écartement et du tourillon du cylindre. Deiéléments de retenue entourent les brides du tourillon et de l'élément d'écartement et facilitent le montage du dispositif étanche à l'eau et au lubrifiant. Un ou plusieurs joints étanches à la graisse du type racleur coopèrent avec le joint sus-mentionné étanche à l'eau et peuvent être poussés au contact de ltélément d'écartement à bride par des ressorts du type à jarretière ou dispositifs analogues. D'après la description détaillée qui va suivre, on verra que le nouveau dispositif étanche au lubrifiant et à l'eau de la présente invention peut Outre facilement monté et démonté à des fins de changement des cylindres. On atteint ces résultats avantageux grâce à un dispositif étanche à l'eau et au lubrifiant destiné à un laminoir ou machine analogue , le dispositif d'étanchéité comprenant une bride circonfé- rentielle s'étendant radialement sur un tourillon d'un cylindre du laminoir, le dit tourillon étant ajusté étroitement dans un palier et un support de palier, une bague d'écartement montée sur le tour lon au voisinage de la bride et des paliers, une bride périphérique s'étendant radialement,fixée à la bague d'écartement et conformée pour venir en contact sensiblement étroit avec les surfaces adjacentes de la bride du tourillon, un joint racleur monté sur le support de palier pour venir en contact de raclage avec la bague d'écartement, l'une au moins des surfaces en regard de la bride du tourillon et de la bride de la bague d'écartement étant conformée pour définir une rainure circonférentielle, et un élément d'étant chéité élastique disposé dans ladite rainure pour venir en contact d'étanchéité avec les surfaces juxtaposées des brides du tourillon et de la bague d'écartement. Egalement, la demanderesse fournit aussi des dispositifs analogues étanches à l'eau et au lubrifiant dans lesquels une bague de retenue est fixée au support de palier et est conformée pour rester en contact avec la surface périphérique externe de la bride de la bague d'écartement. La demanderesse fournit aussi avantageusement un dispositif analogue étanche à l'eau et au lubrifiant dans lequel la bague d'écartement est latéralement en contact avec le palier d'un c8té et avec la bride du tourillon du cylindre de l'autre côté pour espacer ladite bride du palier et pour maintenir le tourillon du cylindre en position par rapport au palier. La présente invention concerne également un dispositif analogue étanche à l'eau et au lubrifiant dans lequel des évidements complémentaires circonférentiels sont ménagés dans la bride du tourillon du cylindre et dans la bride de la bague d'écartement respectivement pour former la rainure, et le dit dispositif d'étanchéité comprend une bague torique élastique s'étendant dans ladite rainure. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif,mais-nullement limitatif,des formes de réalisation de l'invention. Sur ce dessin La figure 1 est une coupe horizontale montrant des parties d'un tourillon typique de cylindre de laminoir et un roulement à galets comportant le nouveau dispositif étanche à l'eau et au lubrifiant de l'invention ; et La figure 2 est une coupe verticale longitudinale dune variante du dispositif d'étanchéité représenté. En se référant maintenant plus particulièrement au dessin, le dispositif d'étanchéité 20 de l'invention est monté sur un cylindre 22 de laminoir présentant un roulement à galets classique 24 sur le tourillon. Avantageusement, le nouveau dispositif d'étanchéité 20 de l'invention est utilisé en combinaison avec une bride ou éjecteur 26 qui dans cet exemple est solidaire du tourillon 28 du cylindre du laminoir. D'une façon typique, le palier 24 est un roulement à quatre rangées de galets inclinés et est monté dans un support approprié comme une empoise 30 de palierid'une façon classique. Un lubrifiant est introduit dans le palier 24 par des passages nénagés dans lXem- poise 30 et le chemin de roulement externe 32 du palier. Le lubrifiant est contenu dans le palier 24 par un ou plusieurs joints racleurs 34 prévus près de chaque extrémité du palier 24. lies joints racleurs avant et arrière 34 viennent respectivement au contact d'éléments d'écartement 36 et 38,qui sont mis en rotation avec le tourillon 28 du cylindre. lie palier 24, les joints racleurs arrière 34 et l'élément d'écartement 38 sont de construction classique et ne seront pas décrits plus en détail. Toutefois, l'élément ou bague d'écartement avant 36 coopère avec la bride 26 du tourillon du cylindre, les joints racleursWavant 34 et le chemin de roulement interne 40 du palier dans le but d'empêcher l'eau ou autre matière étrangère d'entrer dans le palier 24 de passer où/entre le chemin de roulement interne 40 du palier et les surfaces adjacentes d'tourillon 28. Le nouveau dispositif d'étanchéité de l'invention empêche également le lubrifiant du palier de -s'échapper dans le sens opposé. A cet effet, la bague d'écartement 36 présente une bride solidaire 42 s'étendant circonférentiellement ayant une forme complémentaire pour venir en contact avec la surface adjacente de la bride ou éjecteur 26 du tourillon du cylindre. Lorsqu'un cylindre 22 de laminoir est en place, la bague d'écartement 36 maintient ainsi le tourillon 28 du cylindre en position par son contact latéral avec la bride 28 du tourillon etle-chemin de roulement interne 40 du palier. On voit également sur les figures 1 et 2 que le bord latéral arrondi 41 de l'élément d'écartement 36 présente un rayon légèrement supérieur à celui du congé adjacent 43 du tourillon pour garantir un contact étroit entre la bride du tourillon et la bride de la bague d'écartement. Une bague de retenue 44, qui peut être boulonnée sur l'empoise 30,est représentée en particulier sur la figure 2 et est utilisée pour retenir la bague d'écartement 36,lorsque le cylindre 22 est enlevé. L'élément d'écartement 36 est alors retenu par le contact de son épaulement avec la bague de retenue 44,comme indiqué par le numéro de référence 46. Avantageusement, la bague de retenue 44 se prolonge au-dessus du bord périphérique externe 47 de la bride 26 du tourillon pour réduire au minimum la quantité d'eau et autres matières étrangères entrant dans les passages 56. Pour faeiliter à la fois l'introduction de la bride 26 du tourillon dans la bague de retenue 44 et l'élimination de l'eau de refroidissement par la bride ou éjecteur 26, la bague de retenue 44 es-t chanfreinée en 49. Selon-:une variante, comme on le voit sur la figure 2, la bride 42' de l'élément d'écartement est prolongée en 48 pour recouvrir le bord externe d'une bride 26' du tourillon du cylindre présentant une plus petite dimension radiale, afin de réduire au minimum ientree d'une matière étrangère particulaire. lia surface 50 de la face externe de la bride 42 sert alors à éliminer ou éjecter l'eau. En fonctionnement, l'eau de refroidissement provenant du corps 52 du cylindre est emprisonnée ou contenue par la bride ou éjecteur 26 du tourillon du cylindre. La plus grande partie de cette eau ou autre matière étrangère est évacuée du réservoir 54, pendant le fonctionnement du cylindre 22, par l'action centrifuge de la bride 26 du tourillon (figure 1) ou par l'action combinée de la bride 26 du tourillon et de la surface 50 de la bride de l'élément d'écartement (figure 2). Cependant, une faible quantité d'eau peut entrer dans les passages 56 entre la bague de retenue 44 et les bords périphériques de la bride 26 du tourillon et de la bride 42 de l'élément d'écartement. Toutefois, le dispositif d'étanchéité 20 empêche l'eau de pénétrer plus loin en passant par dessus les surfaces externes de la bague d'écartement 36,grâce à la présence des joints racleurs adjacents 34 et à l'action centrifuge ou d'éJection des surfaces radiales adjacentes de la bride 42 de l'élément d'écartement. Une bague torique ou élément d'étanchéité analogue est disposé dansicavité ou rainure circonférentielle 60 formée par des rainures ou évidements complémentaires 62 et 64 ménagés dans la bride 42 de l'élément d'écartement et la bride 26 du tourillon du cylindre, respectivement. La bague torique 58 empêche l'eau de passer entre les brides 26 et 42 du tourillon du cylindre et de l'élément d'cartement. Cette obstruction par l'action centrifuge et par les joints racleurs 34 et la bague torique 58, empêche l'eau de pénétrer dans le palier 32 ou les passages inévitables existants entre le tourillon 28 et le chemin de roulement interne 40 du palier et évite ainsi les effets désastreux sus-mentionnés. Dans cet exemple, la rainure 64 de la bride 26 du tourillon est arrondie sous forme complémentaire pour venir en contact avec la bague torique 58. D'autre part, la rainure 62 de la bride de l'élément de retenue présente des surfaces aplaties 63, 65 qui déforment la bague torique 58 pour améliorer ses propriétés d'étanchéité. Pour changer un cylindre, le tourillon 28 est simplement extrait du chemin de roulement interne 40 du palier et des éléments d'écarte- ment 36 et 38. Pour faciliter l'extraction, le tourillon 28 du cylin dre peut autre effilé. Au cours de l'enlèvement du cylindre, l element d'écartement 36 est retenu en place par bague de retenue susmentionnée 44. Lorsque le cylindre de laminage 22 est en place, les bagues d'écartement 36 maintiennent les tourillons 28 du cylindre en position par rapport à leurs paliers associés 24. En d'autres termes, les paliers 24 sollicitent les bagues d'écartement 36 en contact étanche avec la bague torique 58 et les brides 26 du tourillon du cylindre. Naturellement l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et représentées et est susceptible de recevoir diverses variantes rentrant dans le cadre et l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif étanche à l'eau et au lubrifiant pour un cylindre de laminoir ou machine analogue, dispositif caraetdrisd en ce qu'il comprend une bride circonférentielle s'étendant radiale ment sur le tourillon du cylindre, ledit tourillon staUustnnt étroitement dans un palier et un support de palier, une bague d'écartement montée sur le tourillon au voisinage de la bride et du palier, une bride périphérique s'étendant radialement,fixée à la bague d'écartement et conformée pour venir sensiblement en contact avec les surfaces adjacentes de la bride du tourillon du cylindre, des joints racleurs montés sur le support de palier pour venir en contact de racolage avec la bague d'écartement, une au moins des surfaces en regard de la bride du tourillon et de la bride de la bague d'écartement étant conformée pour définir une rainure circonférentielle, et un élément d'étanchéité élastique disposé dans la rainure pour établir un contact étanche entre les surfaces justaposées des brides du tourillon du cylindre et de la bague 'écarte- ment. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce au'une bague de retenue est fixée au support de palier et est conformée pour venir en contact de retenue avec la surface périphé- rique externe de la bride de la bague d'écartement. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague d'écartement vient latéralement en contact avec le palier d'un c8té et avec la bride du tourillon du cylindre de l'autre côté, pour espacer ladite bride du palier et pour maintenir le tourillon du cylindre en position par rapport au palier 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un évidement complémentaire circonférentiel est ménagé dans la bride du tourillon du cylindre et dans la bride de la bague d' écar- %mcnt9respectivement,pour former ladite rainure, et en ce que 1téldn ment d'étanchéité est costitué par une bague torique élastique doe dans ladite rainure. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bride du tourillon du cylindre forme une cavité circonférentielle collectrice d'eau au voisinage d'une face du cylindre du laminoir. 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bague de retenue s'étend par dessus le bord périphérique externe de la bride du tourillon du cylindre pour réduire au minimum 1' entrée d'une matière étrangère dans le dispositif d'étanchéité. 7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'une des rainures présente des surfaces aplaties pour garantir la déformation de l'élément dtétanchéité,afin dtobtenir une étanchéité optimale. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bride de la bague d'écartement recouvre radialement la bride du tourillon du cylindre et participe au moins à la formation d'une cavité circonférentielle collectrice d'eau au voisinage de la face du cylindre du laminoir. 9. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bride de la bague d'écartement recouvre radialement la bride du tourillon du cylindre pour être en juxtaposition avec la bague de retenue.