Brevet FR2319803A1 — publié le 19770225

Dans le passé, la plupart des carters de portée et de palier ont été construits en métal, tel que l'acier, pour tous les paliers sauf les plus petits. Cependant, dans certaines applications et ina- tallations, les carters métalliques ne sont pas satisfaisants du fait qu'ils tendent > d se corroder excessivement, en particulier dans des installations où les portées et paliers sont soumis è inaction de 1' veau contenant un ou plusieurs produits chimiques actifs, comme on en rencontre dans les usines de traitement de produits chimisues, les cuisines industrielles et les usines de traitement d'aliments.La corrosion produit souvent des zones dans ou sur le carter de palier dans lesquelles la saleté et d'autres matières étrangères peuvent a'accumuler et former un milieu de croissance de bactéries0 De plus, la corrosion peut empocher la portée ou le palier d'avoir un fonc- tionnement optimal et peut nécessiter un entretien fréquent et produire des défauts prématurés. Certaines installations, bien que nécessitant des portées ou paliers relativement grands, ne doivent porter que des charges relativement légères et, en conséquence, la résistance obtenue par l'acier ou la fonte n'est pas nécessaire.Bien que la résistance de l'acier et de la fonte ne soit pas nécessaire, on utilise cependant ces portées et paliers du fait qu'il n'existe pas jusqutà présent de paliers satisfaisants et strs en d'autres matériaux. L'un des principaux objets de l'invention consiste en conséquence à obtenir une portée ou palier dont le carter est en matière plastique et dont l'intérieur, que ce soit de palier à billes ou à rouleaux, puisse autre en métal ou en tout autre matériau convenable. Le carter en matière plastique peut autre en deux ou plus de deux pièces, ces pièces étant fondues ou soudées ensemble pour former un corps de carter unitaire et d'un seul tenant pour maintenir en place la partie intérieure tout en lui permettant ensuite d'entre alignée effectivement avec l'arbre. L'invention concerne également un procédé de fabrication et d'assemblage de carters de palier selon lequel on fabrique plusieurs parties séparées du carter en matière plastique, on assemble l'int4- rieur du palier et les parties de carter et on réunit par fusion ou soudure par ultra-sons les parties de carter et on fixe en place l'intérieur de manière à lui permettre d'être facilement aligné avec l'arbre pendant l'installation. Gracie à l'invention, le carter de portée ou de palier peut autre fabriqué facilement et économiquement sans tolérances astreignantes et en résistant efficacement à la corrosion dans la plupart des con~ ditions de fonctionnement dans les usines de traitement et de manipulation de produits chimiques et alimentaires et en donnant une durée de vie, sensiblement sans entretien, assez longue dans des conditions normales de fonctionnement. Â cet effet, l'invention a apour objet un palier pour arbre, caractérisé par le fait qu'il comprend un carter comprenant un corps muni d'une cavité, une partie intérieure reposant dans ladite cavité pour le tourillonnement de l'arbre, un organe de retenue reposant sur ledit corps afin de maintenir en place ladite partie intérieure dans ledit carter, ledit corps et ledit organe de retenue étant en matière plastique et étant solidarisés à leur surface de contact par ultra-sons, de manière à former un ensemble corps et organe de retenue d'un seul tenant, la partie intérieure du palier étant maintenue dans ladite cavité du corps. Ltinventicn sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite on se référant au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est une vue en élévation d'un palier à flasque selon la présente invention, - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne 2 - 2 de la figure 1, - la figure 3 est une vue à plus grande dchelle d'une partie du palier des figures 1 et 2, la zone de cette partie étant représentée par le cercle de la figure 2, - la figure 4 est une vue en élévation de la face du palier opposée à celle représentée à la figure 1, - la figure 5 est une vue en élévation latérale d'un autre type de palier selon la présente invention, - la figure 6 est une vue de dessus du palier de la figure 5, - la figure 7 est une vue en coupe selon la ligne 7 - 7 de la figure 5, et - la figure 8 est une vue en élévation d'un autre type de palier à flasque selon la présente invention. Dans la forme de réalisation de l'invention représentée aux figures 1 à 4, la référence 10 désigne d'une manière générale un palier à flasque selon la présente invention et constitué d'un carter 12, d'une partie intérieure de palier 14, appelée ci-après palier intérieur et d'un arbre 16 tourillonnant dans ledit palier intérieur. Le palier intérieur est de construction classique et est représenté sous la forme d'un roulement à billes avec une cage intérieure et une cage extérieure et des billes disposées entre les deux cages. La plupart des détails du palier intérieur ne sont pas importants en ce qui concerne la présente invention ; cependant, la surface périphérique de la cage extérieure est incurvée de manière souvent quali- fiée dans le commerce de sphérique On peut utiliser d'autres types de palier que celui représenté au dessin pour satisfaire des conditions particulières d'application et d'installation. Le carter 12 est constitué d'un corps principal 20 muni de flasques 22 et 24, percés chacun d'un trou 26 pour recevoir des boulons 28 et 30, ces boulons traversant les trous et se logeant dans un trou taranid 32 d'une paroi 34 d'une machine ou d'un autre sup- port. On peut utiliser un manchon de renforcement 35 dans chacun des trous des flasques et on peut également utiliser un chapeau 36 pour enfermer et protéger les boulons. Une pièce de lubrification 37 est disposée dans la paroi latérale du corps 20 et est reliée à la cavité dans le palier par un conduit 38, ladite pièce 37 étant maintenue en place par vissage ou tout autre moyen de fixation convenable.La surface interne 40 du corps de carter est incurvée pour correspondre à la forme extérieure du palier intérieur et lui permettre en mtme temps de tourner autour de son axe transversal et assurer l'alignement du palier par rapport è l'arbre lorsque l'ensemble est monté. Le palier intérieur est retenta - en place sur l'arbre 16 par un collier 50 maintenu fermement en place sur 1' extrémité de l'arbre par une pluralité de vis de serrage 52 le traversant et portant sur la surface de l'arbre. Le lubrifiant est retenu dans la cavité du palier sur une face par un joint en caoutchouc 54 disposé sur l'arbre sur la face interne de l'arbre 34 et de l'autre côté par un chapeau démontable 56 qui peut titre en métal ou en matière plastique, y compris une matière plastique transparente. Le palier intérieur est retenu en place dans le corps par un organe de retenue 60 reposant sur une surface annulaire 62 dans un évidement annulaire 64. L'interface de l'organe de retenue annulaire est courbe pour correspondre à la surface pdriphérique du palier in térieur et permettre son ajustement ou alignement par rapport à l'arbre de la mtme manière que la surface 40 du corps, bien qu'initialement la surface intérieure du corps et l'organe de retenue n'aient pas besoin d'être maintenus à des tolérances astreignantes. Une des caractéristiques essentielles de la présente invention est la construction du corps 20 et de lI organe de retenue 60 en matière plastique, telle que matière thermoplastique ou toute autre matière plastique convenable, dont les parties peuvent titre assemblées par fusion, par ultra-sons, expliquée ci-aprè#. Le corps et l'organe de retenue en matière plastique sont moulés par des méthodes classiques, de préférence par injection, pour obtenir la forme souhaitée des parties du carter.Lorsque le palier est installé, on l'assemble en montant la partie intérieure du palier sur la surface interne 40 du corps, puis en montant l'organe de retenue 60 de ma nière à enfermer ou emprisonner le palier intérieur dans la cavité, la surface sphérique de ce dernier étant en contact avec les surfaces sphériques du corps. A ce stade de 11 opération d#asserablage, l'organe de retenue est normalement écarté de la surface du palier intérieur, mais il est en contact avec le corps du carter dans la zone ou l'interface oh les deux parties doivent être réuiês. Le palier étant assemblé de cette manière, on l'installe en utilisant des boulons 28 et 30 pour fixer le carter à un support tel qu'une paroi 34. Le palier intérieur étant monté en place sur l'arbre, on serre dessus un collier 50 pour le maintenir en position convenable. Le palier intérieur, tout en étant monté avec Jeu dans la cavité du carter et contre les parois sphériques internes du corps et de l'organe de retenue, est cependant capable de tourner autour de son axe transversal de manière suffisante pour lui perz mettre, ainsi qu'à l'arbre, d'être efficacement alignés l'un par rapport à l'autre pour un fonctionnement optimal pendant l'instslla- tion du palier et de 11 arbre. La méthode par ultra-sons est bien connue en technique et a produit une fusion momentanée entre les interfaces en contact des deux parties du carter du palier. Du fait qu'on forme un carter d'un seul tenant, le palier intérieur est retenu en permamence dans le carter par la courbure sphérique de ltor- gane de retenue , la périphérie de ce palier intérieur et la collerette 66, et il n'est pas normalement possible de remplacer les parties du palier dans le cas d'un défaut de la partie intérieure ou du carter. Les parties du palier étant assemblées de la manière précédente, le stade suivant consiste en une opération de soudure par ultra-sons pour réunir de manière permanente le corps 20 et l'organe de retenue 60 de façon que ces deux parties forment en fait une seule pièce enfermant la partie intérieure de palier dans le carter. L'opération d'union utilise la méthode des ultra-sons dans laquelle la fusion se produit à l'interface 62 entre les surfaces en contact du corps 20 et de 11 organe de retenue 60, de manière à produire une ferme adhé rence des deux parties ltune à l'autre et à en faire en fait une seule pièce.Le pavillon de I1 appareil à ultra-sons est mis en contact avec l'organe de retenue et, lorsqu'on l'actionne, il fait reposer organe de retenue sur la courbure de la surface du palier intérieur 14, et il l'y conforme et produit une fusion à I' inter- face 62 pour souder ensemble le corps et l'organe de retenue. Du fait que le corps et l'organe de retenue sont normalement constitués de la même matière plastique, la structure finale du carter constituée du corps et de l'organe de retenue est une structure permanente d'un seul tenant. Dans la méthode par ultra-sons, le corps et l'organe de retenue en matière plastique sont soumis à des vibrations produisant une dle vation de température à l'interface entre #ees deux parties. X augmen tation de température est produite par le mouvement/intermoléculaire et est suffisante pour produire une fusion localisée et une liaison chimique qui ont pour résultat une soudure uniforme entre les deux parties. La plupart des matières thermoplastiques sont capables autre soudées de cette manière et un certain nombre de matièresplas- tiques peuvent être utilisées dans le présent ensemble dans lequel le carter et l'organe de retenue sont assemblés par la méthode des ultra-sons précédente.Ces corps comprennent des polyesters, le nylon et d'autres matières plastiques d'utilisation générale et de la construction mécanique. L'équipement doit comprendre un générateur d'ultra-sons qui convertit l'énergie électrique en énergie vibratoire mécanique, en combinaison avec un convertisseur qui est fixé à un pavillon, habituellement prévu de manière particulière pour l'application prévue. L'équipement précédent est disponible dans le commerce et ses détails ne sont pas importants pour la description de la réalisation et de la méthode relatives à l'ensemble en matière plastique selon la présente invention.Bien que le procédé dé et 11 équipement soient bien connus et disponibles dans le commerce, des informations détaillées concernant le procédé, l'équipement et les matières plastiques convenables pour la construction du carter et de la bague de retenue sont disponibles dans une publication ap pelée n A guideÂ#guide to Ultrasonic Plastic Assemblyt', 1973, Brgpson Ins- truments, Inc. Dans la forme de réalisation représentée aux figures 5, 6 et 7, on a représenté un palier 70 comportant un carter 72 en matière plastique, telle que du polyester thermoplastique, et comportant des parties assemblées pa~ fusion par ultra-sons. Du fait que cette forme de réalisation comporte de nombreuses parties identiques à celles du palier représenté aux figures 1 à 4, on a donné aux pièces identiques les mimes références et ces pièces ne seront pas décrites en détail. Le carter 72 est constitué d'un corps 74 et d'un organe de retenue annulaire 76 reposant sur une surface 78 dans un évidement annulaire 79 du corps.La surface sphérique de la partie intérieure du palier, ou palier intérieur, 14 est en contact avec les surfaces sphériques 80 et 82 sur le corps de retenue lorsque ces deux parties sont réunies. Dans l'opération d'aa#emblage, on place le palier in térieur dans le corps sur la surface sphérique et on met en place l'organe de retenue avec sa surface intérieure en contact avec les surfaces annulaires 78 du corps. On soude ensuite ensemble le corps et l'organe de retenue par la méthode par ultra-sons décrite précédemment, ce qui produit une fusion à l'interface 78 entre le corps et 11 organe de retenue et produit un carter d'un seul tenant constitué du corps 74 et de l'organe de retenue 76.Ainsi, le palier intérieur est maintenu en place fermement et de manière permanente dans le carter, tout en pouvant titre aligné avec l'arbre pendant l'installation. Le palier comporte deux brides 84 et 86 s'étendant latéralement sur le corps et dont chacune comporte un trou 88 recevant respectivement des boulons 90 et 92. Un manchon 94 est de préférence prévu dans chaque trou pour renforcer la bride dans la zone du trou et donner de ce fait une meilleure stabilité et un meilleur fonctionnement au palier lorsquton l'utilise sous contrainte. Les boulons peinent titre enfermés dans des chapeaux en matière plastique 96 et 98,et un chapeau,100 fixé à un épaulement annulaire 102 du corps 74, enferme la cavité du palier et maintient le lubrifiant à l'intérieur. Le chapeau peut être en matière plastique transparente permettant une inspection du palier et du lubrifiant pendant l'utilisation du palier ; cependant, on peut utiliser d'autres matières convenables au lieu de la matière plastique transparente. La figure 8 représente une autre forme d'application de la présente invention et représente un palier à flasques 120 muni d'un carter 122 constitué d'un corps 124 associé à un organe de retenue annulaire qui est relié au corps par la méthode par ultra-sons décrite précédemment, après que la partie intérieure du palier ait été assemblée dans le carter. Dans la variante de la figure 8, quatre vis de montage 125, 126, 128 et 130 traversent les trous dans des bossages 132, 134, 136 et 138 respectivement sur la bride 140 du corps 124. L'ensemble de la structure du carter, à l'exception des manchons dans les trous que traversent les vis, est en matière plastique. Le corps et ltorgane de retenue, après avoir été soudés de la manière décrite précédemment, forment l'un avec l'autre une structure d'un seul tenant. R B V s g D I a A T I O N S 1.- Palier pour arbre, caractérisé par le fait qu'il comprend un carter comprenant un corps muni d'une cavité, une partie intérieure reposant dans ladite cavité pour le tourillonnement de l'arbre, un organe de retenue reposant sur ledit corps afin de maintenir en place ladite partie intérieure dans ledit carter, ledit corps et ledit organe de retenue étant en matière plastique et étant solida risée à leur surface de contact par ultrasons, de manière à former un ensemble corps et organe de retenue d'un seul tenant, la partie intérieure du palier étant mainteauedans ladite cavité du corps. 2.- Palier selon la revendication 1, dans lequel ledit corps et ledit organe de retenue sont en une matière thermoplastique et sont fondus ensemble à leur interface. 5 Palier selon la revendication 1, dans lequel ledit corps et ledit organe de retenue sont en un polyester thermoplastique et une liaison chimique les retient ensemble en permanence. 4.- Palier selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la surface extérieure de la partie intérieure du palier a une forme sphérique et les surfaces intérieures dudit corps et dudit organe de retenue sont en contact avec ladite partie intérieure et ont une forme sphérique après assemblage dudit corps et dudit organe de retenue sur leur interface. 5.- Palier selon ltune des revendications 1 i 4, dans lequel ledit corps du carter comporte des brides munies de trous pour fixer des vis. 6.- Palier selon la revendication 5, dans lequel un manchon métallique est disposé dans les trous desdites brides. 7.- Palier selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la surface extérieure de la bague extérieure est courbe en section transversale et la surface extérieure dudit corps et dudit organe de retenue en contact avec ladite partie intérieure de palier ont une forme courbe en section transversale ayant la meme configuration que la surface externe de ladite bague extérieure. 8.- Procédé de construction d'un palier selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'on forme un corps de carter en matière thermoplastique comportant une cavité intérieure destinée à recevoir la partie intérieure du palier, on forme un organe de retenue en matière thermoplastique, on place ladite partie intérieure de palier dans ladite cavité, on place ledit organe de retenue sur ledit corps pour maintenir ladite partie intérieure dans ladite cavité, et on soumet le corps et l'organe de retenue à des ultrasons pour les fixer ensemble et conformer les surfaces intérieures du corps et de l'organe de retenue à la surface extérieure adjacente de ladite partie intérieure de palier. 9.- Procéda selon la revendication 8, dans lequel ledit corps et ledit organe de retenue sont soudés à leur interface par traitement aux ultrasons. 10.- Procédé selon la revendication 9, dans lequel ladite matib- re thermoplastique est un polyester et ledit corps et ledit organe de retenue sont fondus à leur interface pour produire une liaison chimique entre eux. 11.- Procédé selon la revendication 8, dans lequel ladite partie intérieure de palier est montée dans la cavité du carter lorsque ledit corps et ledit organe de retenue sont soudés par fusion de la matière plastique à leur interface pendant le soudage aux ultrasons.