Brevet FR2017056A1 — publié le 19700515

La présente invention concerne -un tambour rotatif, comportant au moins deux chemins circulaires de roulement, solidaires.en rotation du tambour et sans jeu, lesquels sont supportés radialement par des galets placés dans les fondations, ces chemins de roulement 5 subissant chacun, de la part du tambour, une poussée axiale dans un sens en portant avec la surface d'appui., tournée dans ce sens, au moins sur un galet, lequel exerce sur le chemin de roulement une poussée axiale dans le sens opposé, les galets.d'appui pressant contre les chemins de roulement avec une forcé Correspondant à la 10 force axiale à absorber. Dans les tambours rotatifs tels que ceux des fours, des appareils réfrigérants, des séchoirs, des malaxeurs et autres appareils similaires, on connaît différents types dans lesquels doit être assurée une liaison rigide en rotation, et sans jeu, des chemins de 15 roulement avec l'enveloppe du tambour. la surface externe de cette enveloppe, ainsi que la surface interne des chemins .de. roulement, affectent alors une. forme cylindrique et les chemins de roulement sont, soit rivés sur l'enveloppe du tambour, soit fixés axialement par des bandes latérales de guidage et reliés progressivement à 20 l'enveloppe par des entretoises de tôle, insérées entre cette enveloppe et le chemin de roulement. Dans les constructions de ce genre, le chemin de roulement doit présenter à froid un certain jeu sur l'enveloppe du tambour, afin que celle-ci ne së déforme pas tro£> à chaud', faute de quoi un 25 tel jeu se produira ultérieurement en raison de l'écrasement vers l'intérieur de l'enveloppe chauffée. Il est toutefois nécessaire que le chemin circulaire de roulement soit parfaitement ajusté sur l'enveloppe, car autrement, au démarrage du tambour rotatif,surtout dans les gros fours tournants des cimenteries, un mouvement périphé-30 rique relatif se produit entre le tambour et les chemins de roulement, provoquant l'usure extérieure de l'enveloppe et l'usure intérieure des chemins de roulement. La répétition d'ione telle circonstance entraîne également le fait qu'à chaud, le tambour n'est plus parfaitement entouré par les chemins de roulement. Les suites en 35 sont : l'ovalisation de l'enveloppe du tambour et l'affaiblissement de la résistance de la maçonnerie intérieure des fours tournants, phénomènes qui s'accentuent davantage à mesure qu'augmente le diamètre du tambour et, en conséquence, les dimensions des chemins circulaires de roulement. En cas de surchauffes locales, l'adapta-40 tion parfaite des chemins de roulement sur l'enveloppe a également 69 27307 2 2017056 beaucoup d'importance, car un chemin de roulement bien ajusté constitue lin bon conducteur de la chaleur et protège ainsi l'enveloppe du tambour contre de trop fortes déformations thermiques dans les zones axiales des chemins de roulement. 5 L'invention a pour objet d'éliminer ces inconvénients et de réaliser une liaison sûre entre un tambour rotatif et ses chemins circulaires de roulement. Dans ce but, on construit selon l'invention le tambour rotatif avec des chemins circulaires de roulement du genre décrit au commencement, de telle manière que le tambour 10 présente, dans la zone axiale de chacun des chemins de roulement,un collet dont la face extérieure affecte la forme de la surface latérale d'un cône allant en diminuant de diamètre vers le ou bien les galets d'appui, la surface intérieure de chaque chemin de roulement présentant une conicité correspondante, les poussées axiales des 15 galets d'appui et du tambour rotatif pressant les chemins circulaires de roulement sur les collets du tambour. Des exemples de réalisation pratique de l'invention sont représentés schématiquement sur les dessins joints, où : La figure 1 est une vue en coupe longitudinale dans l'axe du tam-20 bour rotatif incliné d'un four à-ciment-; La figure 2, une vue en coupe à plus grande échelle d'un détail du tambour de la figure 1 ; La figure 3, une vue en coupe suivant l'axe III-III de la figure 1, à plus grande échelle, et 25 La figure 4, ,une vue. en coupe d'un tambour .rotatif horizontal. Pour plus de clarté, les .tambours sont représentés, sur les dessins raccourcis dans le sens axial et les chemina circulaires de roulement, agrandis. Le four ,tournant-à ciment représenté sur la figure 1 comporte un tambour rotatif inclinérts,^possédant des 30 chemins circulaires de roulement 2 à,6, supportés parIdes .galets 7, qui sont placés sur les fondations 8 ou des socles séparés 8^ et . . 3 • • 8 . Ces galets .7 ne sont pas représentés sur la figure, t-v, mais la figure 3 en montre la disposition par.rapport au chemin de roulement 6. Les chemins circulaires de roulement 2, 3, 4, .5, 6, sont 35 soumis à une poussée axiale, exercée,-vers le bas par le tambour rotatif du fait de son inclinaisçn^ La; partie dirigée vers le bas de la face frontale 9 des chemins de roulement porte sur des galets d'appui 10, placés sur les fondations 8, oudes socles 8^ et exerçant sur les chemins de roulement une poussée axiale en sens opposé 40 c'est-à-dire vers le haut. On peut également prévoir plusieurs" 69 27307 3 2017056 galets d'appui par chemin de roulement. Ces galets se montent sur des supports 11, montés mobiles, parallèlement à l'axe 12 du tam- ■i bour 1, dans les socles 8 , l'un en regard de l'autre et vis-à-vis des fondations 8 ou des socles 8^ , étayés par un système de 5 pression comportant quatre moteurs de positionnement 13, des conduites de pression 14 avec vannes 15, une pompe 16, un réservoir 17 et une soupape de dérivation 19, montée dans une conduite by-pass 18. les galets d'appui 10 enregistrent les poussées axiales que les chemins de roulement 2, 3» 4, 5, 6, subissent de la part 10 du tambour rotatif 1 par suite de l'inclinaison de celui-ci. Ui les variations de la distance entre les chemins de roulement,dues à la dilatation thermique par exemple, ni le déplacement du tambour rotatif n'entraînent dans l'ensemble une modification du rapport des forces axiales agissant sur les différents chemins de 15 roulement 2, 3, 4, 5» 6, car une élévation de la pression dans un moteur de positionnement 13 agit sur les autres moteurs. Le repère 20 désigne une couronne dentée servant à entraîner le tambour en rotation par l'intermédiaire d'un pignon, non représenté, et par un moteur, non représenté non plus. 20 Selon l'invention, le tambour rotatif présente dans la zone correspondant à la portée de chacun des chemins de roulement 2, 3, 4, 51 6, tin collet 21, dont la surface extérieure 22 affecte la forme de celle d'un cône allant en diminuant de diamètre vers le galet d'appui 10, qui lui est associé. Chaque chemin de roulement 25 présente intérieurement une forme 23 correspondante, c'est-à-dire celle d'un cône allant également en pointe vers le même galet 10. Les poussées'exercées axialement vers le haut par les galets d'appui tO et les poussées qu'exerce, du fait de son inclinaison, le tambour sur les chemins de roulement 2, 3» 4, 5, 6, pressent donc 30 ainsi ces chemins de roulement sur les collets 21. En appliquant les dispositions proposées par l'invention, on assure une liaison constamment rigide en rotation et sans jeu des chemins circulaires de roulement avec le tambour rotatif, même,en particulier , à l'état froid, donc également au démarrage. On 35 évite ainsi de façon certaine les mouvements périphériques relatifs entre le tambour et les chemins de roulement,de même que les surchauffes locales dans la zone de ces chemins de roulement. En pratique, l'inclinaison de l'axe 12 du tambour rotatif, sur l'horizontale 111, se situe entre 2° et 6°; l'angle d'incli-40 naison ca^, choisi dans l'exemple représenté est de 6°. L'angle 69 27307 4 2017056 d'ouverture 13 de la surface extérieure conique des collets 21 et de la surface intérieure correspondante des chemins de roulement 2, 4, 5, 6 , est de 12°, soit le double de l'angle d'inclinaison sur l'horizontale de l'axe 12 du tambour rotatif 1. On a 5 intérêt à ce que l'angle d'ouverture de ces surfaces coniques ne soit jamais supérieur au double de l'angle d'inclinaison sur l'horizontale de l'axe du tambour rotatif, de sorte que la ligne d'enveloppe la plus basse des deux surfaces coniques précitées soit toujours inclinée sur l'horizontale, dans le sens de l'axe du tam-10 bour rotatif, et elle est , au cas extrême, parallèle à l'horizontale. En demeurant dans ces limites, on évite que le tambour ait tendance à se déplacer vers le haut en sortant des chemins circulaires de roulement. L'inclinaison de l'axe du tambour rotatif ne doit être fixée 15 qu'entre des valeurs déterminées, qui dépendent à peu près de la longueur du tambour, du débit de la matière qu'on y traite et du procédé de traitement. Le cas peut donc se présenter où la poussée axiale exercée vers le bas par le tambour sur les chemins de roulement, avec la poussée axiale que les galets d'appui exercent 20 dans le sens opposé, c'est-à-dire vers le haut sur ces mêmes chemins de roulement, cette dernière poussée devant toujours être inférieure à l'autre, ne suffit pas pour presser en toute sûreté, dans toutes les conditions de marche, les chemins de roulement sur les collets du tambour. Quand celui-ci est aussi peu incliné que 25 possible, on ne peut pas non plus éviter que les lignes d'enveloppe des surfaces coniques coïncidantes, allant en pointe vers le galet d'appui associé, des collets et des chemins de roulement, soient inclinées sur l'horizontale, contrairement au tambour, car on n'obtiendrait pas de résultat satisfaisant sans une inclinaison 30 minimale évitant un déplacement axial par trop prononcé des chemins de roulement. Pour surmonter ces difficultés, dans le tambour rotatif représenté dans la figure 1, on donne, aux surfaces coïncidantes 32 et 33, prévues respectivement sur le collet 31 associé au chemin 35 de roulement 3 et sur ce chemin de roulement 3, une forme conique allant en pointe vers le haut, donc dans le sens opposé à celui de la poussée axiale due à l'inclinaison de l'axe du tambour,tandis que le chemin de roulement 3 porte, par sa face frontale 39 dirigée vers le haut, sur un galet d'appui 310. Ce galet, monté sur 40 un support 113, est mobile par rapport à l'axe 12 du tambour 1, 69 27307 5 2017056 parallèlement au socle 8^ ou aux fondations 8 , par l'intermédiaire d'un système de pression qui comporte tin-moteur de positionnement 133, une conduite de pression 314, une pompe 316, un réservoir 317 et une conduite de dérivation 318 à soupape by-pass 5 319» Au moyen de ce système de pression, 133 à 139, et du galet d'appui 310 le chemin de roulement 3 peut transmettre au tambour 1 la poussée axiale que ce dernier exerce vers le bas et qui est nécessaire pour que tous les. chemins de roulement pressent avec suffisamment de force sur les collets correspondants du tambour. 10 Pour obtenir l'augmentation nécessaire dans tous les cas de la poussée axiale agissant vers le bas, on peut élever la pression de l'agent de pression, ou augmenter la surface active du piston, du moteur de positionnement 133 ; on peut cependant aussi prévoir, sur plus d'un s exil chemin de roulement, un galet d'appui placé en 15 amont et agissant vers le bas sur le chemin de roulement. Dans l'exemple de réalisation représenté, le chemin circulaire de roulement 3 est situé dans une zone de température élevée. Comme il faut s'attendre à une forte dilatation de. ce chemin de roulement, les surfaces coniques 32, 33» appartenant respective-20 ment au collet 21 et au chemin de roulement 3, présentent un angle d'ouverture f , du double de l'angle d'ouverture des sur faces coniques 22, 23 des autres collets 21 et chemins de roule-mént 2, 4, 5, 6 . En.prenant ces dispositions, on évite que sous l'action du galet d'appui 310, le chemin de roulement 3, au cas 25 d'une dilatation thermique donnée, se déplace axialement trop et éventuellement même hors de la portée des galets supports. En général, on adopte également un angle d'ouverture, des surfaces coniques d'un collet de tambour et du chemin de roulement correspondant, plus grand quand.ce chemin de roulement doit trans-30 - mettre au tambour une poussée axiale particulièrement forte d'un galet d'appui. Lorsque l'installation suivant la-figure 1 est: en service, au démarrage à froid, alors que. l'ajustement ferme et .parfait des chemins circulaires de.roulement sur les collets.du tambour est 35 spécialement nécessaire, mais,au moins,obtenu naturellement,le galet 310 exerce vers le bas une poussée particulièrement forte sur le chemin de roulement 3 et, par l'intermédiaire-de celui-ci, sur le tambour 1. Dès que ce tambour s1 est suffisamment réchauffé, on peut réduire la force avec laquelle le galet 310 -est pressé 40 contre le chemin de roulement 3 ; en certains cas,-notamment-quand r 69 27307 6 2017056 l'inclinaison du tambour rotatif est assez grande, il suffit que le galet 310 presse sur le chemin de roulement 3 au démarrage et, ou bien, à froid seulement. On peut se dispenser de surveiller visuellement la tempéra-5 ture de chacune des zones du tambour rotatif qui se trouvent directement sous des chemins de roulement, puisque ces chemins de roulement sont parfaitement ajustés sur les collets du tambour. Des pyromètres à radiations 24, qui déclenchent un signal optique ou acoustique dès qu'une température limite est atteinte, •j o sont prévus surtout pour reconnaître à temps les fortes surchauffes pouvant survenir dans les zones chaudes du tambour. le principe de l'invention n'est pas limité par la représentation du tambour rotatif donnée par la figure 1 et son application peut se présenter dans l'application à tout tambour rotatif •j 5 de deux chemins circulaires de roulement au moins. Un exemple des plus simples est représenté sur la figure 4, qui montre un tambour rotatif horizontal 40î avec deux chemins de roulement 402 et 403. Les galets supports (7 dans la figure 3) ne sont pas apparents. Les fondations 8 se partagent en deux massifs 82 et 83, correspon-20 dant chacun à un chemin de roulement. Le galet d'appui 42, coordonné avec le chemin de roulement 402, est monté sur un tourillon logé dans le massif 82. Le galet d'appui 43, coordonné avec le chemin de roulement 403, est placé sur un support 411, qui peut être déplacé parallèlement à l'axe du tambour rotatif. Les surfaces des 25 collets 421, 431, d'une part, et des chemins de roulement 402, 403, d'autre part, sont disposées coiame les surfaces latérales de cônes dont la pointe est dirigée, dans chaque cas, vers le galet d'appui correspondant. Un câble 440 va du support 411 à un poids 442 en passant sur un galet 441. Ce poids tend à entraîner le support 411 30 avec le galet 43 dans la direction de l'élargissement des surfaces coniques du collet 431 et du chemin de roulement 403, correspondant à ce galet 43. Le chemin de roulement 402 est soumis à une poussée axiale du tambour rotatif s'exerçant vers la gauche, d'après le dessin,et il 35 porte sur le galet d'appui 42 par sa face frontale tournée dans la même direction, à gauche. Le chemin de roulement 403 subit de la part du tambour 401 une poussée axiale, exercée vers la droite d'après le dessin, en portant sur le galet 43 par sa face frontale tournée dans le même sens, à droite. Les galets d'appui 42 et 43 69 27307 7 2017056 sont pressés contre les chemins de roulement avec une force correspondant à la force axiale à absorber,et les poussées axiales des galets 42, 43 et du. tambour rotatif 401 pressent les chemins de roulement sur les collets du tambour. 69 27307 8 2017056 REVE M PI C A I I 0 I S 1Tambour rotatif comportant au moins deux chemins circulaires de roulement, solidaires en rotation du tambour et sans jeu, supportés radialement par des galets, placés dans les fondations, et subissant chacun de la part du tambour une poussée 5 axiale dans un sens en portant avec la surface d'appui,tournée dans le même sens, au moins sur Tin galet, lequel exerce sur le chemin de roulement une poussée axiale dans le sens opposé,les galets d'appui pressant sur les chemins de roulement avec une force correspondant à la force axiale à absorber, caractérisé 10 en ce que le tambour rotatif présente, dans la zone axiale de chaque chemin circulaire de roulement, un collet, dont la face extérieure affecte la forme de la surface latérale d'un cône allant en diminuant de diamètre vers le ou bien les galets d'appui, et chaque chemin circulaire de roulement présente une 15 face intérieure conique correspondante, les poussées axiales des galets d'appui et du tambour rotatif pressant les chemins de roulement sur les collets du tambour. 2.- Tambour rotatif suivant la revendication 1, soumis du fait de son inclinaison à une poussée axiale vers le bas, caractérisé 20 en ce que les chemins de roulement portent sur des galets d'appui, au moins en partie, par leur face frontale tournée vers le bas, tandis que les autres chemins de roulement portent sur d'autres galets d'appui par leur face frontale tournée vers le haut. 25 3 •- Tambour rotatif suivant la revendication 1 ou 2, sur la longueur duquel régnent différentes températures, caractérisé en ce qu'au moins un collet du tambour, situé dans une zone de température supérieure, et le chemin de roulement associé à ce collet, présentent une surface conique dont l'angle d*ou-30 verture "Y est à peu près le double de celui des surfaces coniques similaires des autres collets et chemins de roulement. 4.- Tambour rotatif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la majeure partie au moins des chemins circulaires de rou-35 lement, portant par leur face frontale tournée vers le bas sur les collets associés, affectent, intérieurement pour les chemins de roulement et extérieurement pour les collets, la forme de surfaces coniques dont l'angle d'ouverture est au 27307 9 2017056 maximum le double de l'angle c( de l'axe du tambour rotatif sur l'horizontale. 5.- Tambour rotatif suivant les revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'au moins un chemin de roulement, situé dans la zone où la température est la plus élevée et présentant -comme le collet du tambour- une surface de contact conique dont l'angle d'ouverture "Y est le plus grand, porte,comme les autres chemins de roulement et collets, par sa face frontale tournée vers le bas sur au moins un galet d'appui, 6.- Procédé d'utilisation d'un tambour rotatif suivant la revendication 1, à axe incliné, dans lequel la majorité des chemins circulaires de roulement portent sur des galets d'appui par leur face frontale tournée vers le bas,l'un au moins des chemins de roulement portant sur au moins un galet d'appui par sa face frontale tournée vers le haut,caractérisé en ce qu'au moins un galet d'appui,placé en amont du chemin de roulement,et associé à lui, est pressé contre ce chemin de roulement plus fortement au démarrage et,ou bien, à froid, et que ce galet d'appui est moins pressé,ou non pressé contre le chemin de roulement quand l'installation est à l'arrêt.