Brevet FR2348414A1 — publié le 19771110

La présente invention concerne un dispositif d'étanchéité entre deux pièces susceptibles de tourner l'une sur l'autre, notamment entre un arbre porteur et un élément porté monté tournant sur l'arbre, pour la-protection des roulements, en particulier vis à-vis des poussières de l'atmosphère extérieure, du type comportant un joint annulaire d'étanchéité solidaire de l'arbre, en liaison étanche avec un capot solidaire de l'élément porté et traversé en son centre par une extrémité de l'arbre. On connaît déjà de nombreux dispositifs destinés à assurer ltétanchéité entre un élément fixe et un élément tournant, par exemple un rouleau porté par un arbre, mais ils n'ont jusque présent pas donné entièrement satisfaction, notamment lorsqu'il s'agit d'empêcher des liquides ou des poussières microscopiques de pénétrer dans les roulements prévus entre l'élément fixe et l'élément tournant, et qui sont susceptibles de détériorer très rapidement lesdits roulements. En outre, ces dispositifs sont souvent délicats à mettre en oeuvre, d'un montage compliqué, et d'un prix de revient relativement important. D'autre part, ils donnent souvent naissance à des frottements importants entre parties fixes et parties tournantes, ce qui provoque une usure rapide des éléments en contact et entrain une augmentation de l'énergie consommée. Tel est le cas par exemple des dispositifs dans lesquels les lèvres du joint d'étanchéité tournant sont en appui radial sur l'arbre fixe. Pour assurer une bonne étanchéité, la pression doit être assez forte, ce qui entraine un freinage de l'élément tournant, lequel ne pourrait être diminué qu'au détriment de l'étanchéité. Le but de l'invention est de remédier à tous ces inconvénients et, pour ce faire, un dispositif d'étanchéité du type mentionné au début est caractérisé en ce que ledit joint annulaire est monté serré sur un manchon lui-même monté sans jeu sur l'arbre, entre son extrémité libre et lesdits roulements, et en ce que ledit capot est élaboré sous la forme d'au moins une coupelle montée avec jeu sur ledit manchon et en appui axial, par sa partie centrale, sur au moins une face du pourtour dudit joint annulaire, la partie périphérique de ladite coupelle étant fixée dans une extrémité cylindrique creuse dudit élément porté. De préférence, ledit capot est élaboré sous la forme d'au moins deux coupelles montées avec jeu sur ledit manchon de part et d'autre dudit joint annulaire, et en appui axial, par leur partie centrale, sur les deux faces opposées du pourtour dudit joint. Cet appui axial peut ainsi être réalisé avec des frottements minimes, et sans écrasement du joint, tout en assurant une excellente étanchéité. Avantageusement, on prévoit encore que chacune des deux dites faces opposées du pourtour dudit joint annulaire est élaborée sous la forme d'une lèvre périphérique souple. Ledit joint est réalisé par exemple en caoutchouc ou, éventuellement, en matière plastique. Selon un mode de réalisation particulièrement simple, en outre, un tel dispositif d'étanchéité peut encore être caractérisé en ce que chaque coupelle comporte à sa périphérie une jupe cylindrique dont le diamètre extérieur, à l'état libre, est légèrement supérieur au diamètre intérieur de ladite extrémité cylindrique creuse de ltélément porté. Ceci permet d'assurer la fixation des coupelles sans aucun organe de fixation, par simple engagement à force sur l'élément porté. On peut prévoir encore qu'en position de montage, le rebord périphérique de la jupe d'une des coupelles est en appui sur la partie périphérique de la face extérieure de l'autre, de sorte que les deux coupelles soient maintenues parallèlement l'une à l'autre, à un écartement mutuel sensiblement inférieur à l'épaisseur dudit joint annulaire. On est ainsi assuré qu'en toute circonstance les coupelles comprimeront le joint entre elles avec une pression bien déterminée, ni trop faible, ni trop importante, ce qui contribue à l'obtention d'une excellente étanchéité, avec des frottements extrêmement réduits. L'invention porte encore sur une cartouche d'étanchéité pour l'élaboration d'un dispositif conforme à ce qui précède. Selon l'invention, une telle cartouche est caractérisée en ce qu'elle comporte un manchon, un joint annulaire engagé à force sur le manchon et deux coupelles montées avec jeu sur ledit man- chon, de part et d'autre du joint, l'ensemble étant réalisé sous forme indémontable, le manchon comportant à cet effet un rebord à chaque extrémité, pour empêcher le désengagement desdites coupelles. La mise en oeuvre d'une telle cartouche s'effectue de préférence suivant un procédé de montage qui, encore selon l'invention, est caractérisé en ce que l'on monte ladite cartouche sur ledit élément porté et sur l'arbre porteur, notamment au moyen d'une presse, ledit manchon étant engagé à force sur l'arbre porteur et la ou les coupelles étant engagées à force simultanément dans ladite extrémité cylindrique creuse de l'élément porté. On obtient ainsi une élaboration extrêmement rapide du dispositif d'étanchéité, et on peut le mettre en place facilement sur le lieu de son utilisation, les cartouches pouvant être fabriquées séparément en usine. Un mode d'exécution de l'invention est décrit ci-dessous titre d'exemple nullement limitatif, en référence aux figures du dessin annexé.-dasstleçueL : -. - la figure 1 représente en coupe axiale une extrémité d'un rouleau porteur de bande de transport équipé d'un dispositif d'étanchéité conforme à l'invention ; et - la figure 2 représente en coupe axiale une cartouche d'étanchéité conforme à l'invention, pour la mise en oeuvre du dispositif de la figure 1. A la figure 1, on n'a représenté qu'une seule des deux extrémités d'un rouleau 1 porteur de bande de transport équipé d'un dispositif d'étanchéité conforme à l'invention, étant donné que l'autre extrémité est avantageusement équipée de la même manière. Le rouleau 1 est monté pivotant sur un arbre porteur 2 de longueur plus grande que celle du rouleau, de sorte que son extrémité 3 vient en saillie à l'extérieur et peut-être engage dans un support (non représenté). Les roulements 4 de support du rouleau, et dont il s'agit d'empêcher l'accès aux poussières extérieures, ou autres éléments étrangers pouvant en perturber le fonctionnement, notamment aux liquides, sont logés dans une cage 5, par exemple en acier embouti, fixée dans l'extrémité cylindrique creuse du rouleau 1, par exemple par soudage de sa collerette périphérique 6, servant de butée, ou par engagement à force. La cage 5 présente de toute façon une partie cylindrique creuse 7 s'ouvrant vers l'extérieur. Sur l'arbre porteur 2, entre son extrémité de support 3 et les roulements 4, est engagé à force un manchon de forme générale cylindrique 8. Ce manchon porte à son extrémité extérieure une collerette de butée 9 et à son extrémité intérieure une partie évasée 10 servant également de butée et élaborée par déformation après montage des autres éléments, décrits ci-dessous, sur le manchon 8. Le manchon porte, engagé à force sur lui, un joint annulaire d'étanchéité 11, par exemple en caoutchouc, et pourvu de deux lèvres périphériques 12 et 13 (voir figure 2) ; lune de ces lèvres, la lèvre 12, forme un talon, plus épais que la lèvre 13, qui est mince et souple. Sur le manchon 8 sont d'autre part montées avec jeu deux coupelles 14, avantageusement en acier embouti, comportant un fond 15 de forme générale conique, légèrement courbé, et une jupe périphérique cylindrique 16, et emprisonnant entre elles le joint annulaire 11. Le diamètre extérieur des deux jupes 16 est légèrement supérieur, à l'état libre, au diamètre intérieur de la partie cylindrique creuse 7 de la cage 5, de sorte qu'elles peuvent y être engagées à force, à la presse par exemple, en même temps que le manchon 8 est engagé à force sur l'arbre 2. Le dimensionnement des différents éléments décrits ci-dessus, et leur positionnement relatif, sont déterminés de telle manière qu'après montage sur le rouleau 1 et sur son arbre 2, l'écartement entre les deux coupelles 14, déterminé par la mise en appui du rebord périphérique 17 de la jupe 16 de la coupelle 14 extérieure sur la partie périphérique du fond 15 de la coupelle 14 intérieure, soit tel que les deux coupelles compriment légèrement entre elles le joint annulaire 11, en déformant légèrement le talon 12 et la lèvre 13, ce qui assure une excellente étanchéité entre ledit joint et les coupelles. D'autre part, il est bien évident qu'un certain jeu doit subsister, non seulement entre les ouvertures centrales 18 des coupelles 14 et la surface 19 du manchon 8, mais encore entre la collerette 9 et la partie centrale de la coupelle 14 extérieure, étant donné que lesdites coupelles sont entraînées en rotation par le rouleau 1, tandis que le manchon 8 reste fixe, étant calé sur l'arbre porteur 2. Ce jeu est par exemple de 1 à 2 dixièmes de millimètres. On constate que l'on obtient ainsi un labyrinthe isolant le joint il de l'extérieur, et formé par la collerette 9 et le pourde l'ouverture centrale 18 de la coupelle 14 extérieure. L'étanchéité est de toute façon réalisée pour l'essentiel au niveau des zones linéaires et circulaires de frottement entre les coupelles 14 et le talon 12 d'une part, la lèvre mince 13 d'autre part, lesquels sont légèrement comprimés par lesdites coupelles. Grâce à l'invention, on peut obtenir ainsi une excellente étanchéité avec des frottements extrêmement réduits entre parties fixes et parties tournantes, étant donné qu'il n'y a aucun frottement radial du joint d'étanchéité sur l'arbre ; on prévoit d'ailleurs avantageusement de remplir de graisse l'espace central ménagé entre les deux coupelles 14. Pour-la réalisation du dispositif d'étanchéité qui vient d'être décrit, on procède avantageusement en fabriquant séparément la cartouche d'étanchéité représentée à la figure 2, en montant les deux coupelles 14 et le joint 11 sur le manchon 8, dont l'extré- mité 10 est ensuite évasée par déformation, de façon à rendre l'ensemble indémontable. Cette cartouche est ensuite montée sur le rouleau 1 et l'arbre porteur 2, avantageusement en un seul coup de presse, pour engager à force les jupes 16 des coupelles 14 dans la partie cylindrique creuse 7 de la cage 5, et le manchon 8 sur l'arbre 1. On voit ainsi que la réalisation d'un dispositif d'étanchéité conforme à l'invention est très simple et très rapide. L'invention est utilisable en particulier sur les rouleaux de support de bandes de convoyage travaillant en atmosphère pous siéreuse et humide, ou transportant des produits pulvérulents, mais il est bien évident qu'elle est susceptible d'être appliquée d'une façon générale à bien d'autres domaines. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité entre eux pièces susceptibles de tourner l'une sur l'autre, notamment entre un arbre porteur et un lément porta monta tournant sur l'arbre, nour la protection des. roulements, en particulier vis-à-vis des poussières de l'atmos phère extérieure, du type comportant un pnt annulaire d'étant chité solidaire de l'arbre, en liaison étanche avec un capot solidaire de l'élément porté et travers en son centre par une extrémité de l'arbre, caractérisé en ce que ledit joint annulaire (11) est monté serra sur un manchon (8) monté sans jeu sur l'arbre (2), entre son extrémité libre (3) et lesdits roulements (4), et en ce que ledit capot est élabora sous la forme- d'au moins deux coupelles (14) montées avec jeu sur ledit manchon (8) de part et d'autre dudit joint annulaire, et en appui axial, par leur partie centrale, sur les deux faces opposées du pourtour dudit joint {11), les parties périphariques (16) des coupelles étant fixées dans une extrémité cylindrique creuse (7) dudit élément porté (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des deux dites faces opposées du pourtour dudit joint annulaire est élaborée sous la forme d'une lèvre périphoriaue souple (12, 13). 3. Dispositif selon lune quelconque des- revendications précé- dentes, caractérisé en ce que chacune coupelle (14) comporte à se périphérie une jupe (16) cylindrique dont le diamètre extérieur, à l'état libre, est légèrement supérieur au diamètre intérieur de ladite extrémité èylindrique creuse (7) de l'élément porté (1). 4. Dispositif selon les revendications l et 3, caractérisé en ce qùten position de montage, le rebord périphérique (17) de la jupe (16) d'une des coupelles (14) est en appui sur la partie périphérique de la face extérieure (15) de l'autre de sorte que les deux coupelles (14) soient maintenues parallèlemen'-t-l'une à l'autre, à un écartement mutuel sensib-lement intérieur à l'épaisseur dudit joint annulaire ,(1)'. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précedentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux ou. plus de deux coupelles (14), ainsi qu'un ou plusieurs joints (11), le nombre de joints (11) étant au plus égal au nombre de coupelles moins une. 6. Cartouche d'étanchéité pour un dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un manchon (8), un joint annulaire (11) engagé à force sur le manchon et deux coupelles (14) montées avec jeu sur ledit manchon (8), de part et d'autre du joint, ltensemble étant réalisé sous forme indémontable, le manchon (8) comportant à cet effet un rebord (9, 10) à chaque extrémité, pour empêcher le désengagement desdites coupelles (14). 7. Cartouche d'étanchéité selon la revendication 6, caractérisée en ce que chacune des deux dites faces opposées du pourtour dudit joint annulaire est élaborée sous la forme d'une lèvre périphérique souple (12, 13). 8. Cartouche d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que chaque coupelle (14) comporte à sa périphérie une jupe (16) cylindrique. 9. Rouleau, notamment rouleau de support d'une bande transporteuse, monté sur un arbre porteur, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un dispositif d'étanchéité conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, ou d'une cartouche d'étanchéité conforme a' l'une quelconque des revendications 6 à 8. 10. Procédé de montage d'un dispositif conforme à l'une quelconque des revendications i à 5, caractérisé en ce qu'on élabore tout d'abord une cartouche conforme à l'une quelconque des revendications 6 à 8, et en ce que l'on monte celle-ci sur ledit élément porté (1) et sur l'arbre porteur (2), notamment au moyen d'une presse, ledit manchon (8) étant engagé à force sur l'arbre porteur (2) et la ou les coupelles (14) étant engagées à force simultanément dans ladite extrémité cylindrique creuse (7) de l'élément porté (1).