Brevet FR2477244A1 — publié le 19810904

Il est classique d'obturer les paliers de grandes dimensions, autour de l'arbre dans l'ouverture du bâti, avec un joint à labyrinthe formé normalement de deux ou trois gorges et nervures annulaires emboîtées situées sur l'arbre et dans l'ouverture du bâti. Le joint à labyrinthe est un joint ouvert qui, sur les petits paliers, se remplit de graisse et assure une purge efficace pendant le fonc- tionnement et la lubrification du palier tout en réduisant au minimum l'entrée d'humidité et de matières étrangères qui, dans le palier, provoquent une usure excessive des parties opérantes. Souvent, cependant, sur les paliers de grandes dimensions, le joint à labyrinthe ne fonctionne pas de façon satisfaisante en ce sens que, couramment, la grais- se injectée dans le bâti se dépose dans une cavité située au fond et ne remplit pas les gorges annulaires du joint, ce qui permet la libre entrée d'humidité et de matières abrasives dans le bâti par le joint. En outre, comme la graisse contenue dans le bâti ne remplit pas les gorges du joint, des opérations de purge efficaces pour l'enlèvement de la saleté du joint ne sont pas possibles. Pour essayer d'empêcher l'entrée d'humidité et de matières étrangères dans le bâti des paliers de grandes dimensions, on prévoit quelquefois un joint auxiliaire à l'extérieur du joint à labyrinthe. Ce joint auxiliaire est généralement une bague à section en V qui est fixée sur l'arbre et tourne avec lui et comporte une lèvre qui s'appuie sur une surface snnulaire radiale prévue sur le b&ti près du joint à labyrinthe. Ce type de joint n'est cependant pas parfaitement efficace-en ce sens que lorsque l'arbre se déplace longitudinalement pendant le fonctionnement, la lèvre peut s'écarter entière- ment de la surface radiale de joint, ce qui crée un intervalle par o l'humidité et la saleté peuvent atteindre le joint à labyrinthe et le traverser. En outre, le joint à labyrin- the, seul ou associé à un joint auxiliaire, ne fonctionne pas de façon efficace ou optimale quand le palier est uti- lisé pour un arbre vertical, ce qui limite le domaine d'em- ploi des paliers avec ce système d'obturation. Un des buts principaux de la présente invention est par conséquent de fournir un dispositif d'obturation de palier qui convienne particulièrement aux paliers de grandes dimensions et fonc- tionne efficacement quelle que soit la position du palier et de l'arbre. Un autre but de la présente invention est de fournir un dispositif d'obturation de palier qui assure une obtu- ration efficace entre l'arbre et le bâti du palier quel que soit le mouvement axial de l'arbre dans le bâti pendant le fonctionnement normal du palier, permette l'expulsion de 1' humidité et des gaz du bâti quand le palier chauffe en fonc- tionnement et empêche l'entrée d'air et de saleté dans le bâti quand le palier se refroidit après son arrêt. Un autre but de l'invention est de fournir un dispo- sitif d'obturation de palier de transmission conçu de façon que sa partie tournante se monte d'un bloc sur l'arbre et les éléments de cette partie restent, en fonctionnement, dans la bonne position par rapport aux éléments de sa par- tie fixe, en vue d'un fonctionnement optimal quel que soit le mouvement axial relatif de l'arbre et du bâti. Un autre but encore de l'invention est de fournir un dispositif d'obturation de palier du type précité, dans le- quel une bague à section en V soit associée à un joint à labyrinthe et conserve une position fixe par rapport à ce joint pendant toute la durée de fonctionnement du palier, et qui permette une évacuation efficace des matières étràn- gères qu'il contient pendant le fonctionnement normal et la lubrification du palier tout en réduisant au minimum l'en- trée de ces matières en lui et dans le bâti du palier. La présente invention porte sur un dispositif d'obtu- ration de palier de transmission composé d'un joint inté- rieur à labyrinthe, d'un joint extérieur formé d'une bague à section en V, et d'un manchon monté à frottement doux sur l'arbre et qui fait partie du joint à labyrinthe et suppor- te la bague à section en V. Quand le manchon portant les deux joints est en place sur l'arbre dans le bâti du palier, la lèvre de la bague à section en V s'appuie sur une surfa- ce annulaire de joint s'étendant radialement, prévue sur le bâti à l'extérieur du joint à labyrinthe. L'arbre, pendant le fonctionnement du palier, peut, pour lui permettre de se dilater, coulisser axialement dans le manchon, ce qui conserve la bonne position relative des différents élé- ments du dispositif d'obturation situés sur l'arbre et dans le bâti. Les vapeurs ou le lubrifiant qui passent par le joint à labyrinthe peuvent sortir librement du disposi- tif d'obturation, car la lèvre de la bague à section en V est suffisamment souple pour permettre à ces matières de sortir le long de la surface radiale de joint, puis pour se réappliquer sur cette surface pour empocher l'entrée d'humidité et de saleté dans le palier par le dispositif d'obturation. D'autres avantages du dispositif d'obturation de l'invention ressortent de la description qui suit et des dessins, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un palier et d'un arbre, avec une partie du bâti du palier enlevée pour qu'on voie mieux le dispositif d'obturation placé en- tre l'arbre et le bâti, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale ver- ticale du palier représenté sur la fig. 1 suivant la ligne 2-2 de cette fig. 1, - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale agrandie d'un des dispositifs d'obturation montés sur le palier représenté sur les figs. 1 et 2, - la figure 4 est une vue en bout du manchon du dis- positif d'obturation représenté sur la fig. 3, - la figure 5 est une coupe axiale du manchon repré- senté sur les figures précédentes suivant la ligne 5-5 de la fig. 4, et la figure 6 est une vue partielle d'une partie du manchon représenté sur les figures précédentes, cette par- tie étant indiquée par les lignes 6-6 de la fig. 5. Sur les figures 1 et 2, le repère 10 désigne globa- lement un palier formé d'un bâti 12 renfermant une cavité 14 et d'un roulement 16 monté dans cette cavité et suppor- té par le bâti. Ce roulement, classique, comprend une ba- gue extérieure 18, une bague intérieure 20 et deux rangées de rouleaux 22 et 24 qui sont maintenus en place entre les deux bagues par une cage 26. Un arbre 30 passe par les ou- vertures opposées du bàti et le roulement est monté rigi- dement sur cet arbre au moyen d'un adaptateur conique 32 sur lequel est vissé un écrou 34 qui le serre contre l'ar- bre et contre la bague intérieure, une série de vis d'ar- rêt 36 également espacées sur le pourtour de l'écrou ser- vant de préférence à assurer la fixation finale de l'adap- tateur sur l'arbre. Le bâti comporte une semelle 38 présen- tant de chaque c8té des trous 40 et 42 destinés à recevoir les boulons, des goujons ou des vis pour le montage du pa- lier sur un support fixe. le palier représenté est du type à alignement automatique, c'est-à-dire qu'il compense les défauts d'alignement angulaire entre l'arbre et lui-même. L'invention, conçue principalement pour les paliers de grandes dimensions comme le palier décrit, s'applique-aussi à divers autres types et dimensions de paliers. le palier est obturé de chaque c8té autour de l'arbre par des dispositifs d'obturation 50 et 52 qui sont iden- tiques: seul donc sera décrit en détail le dispositif 50, dont seuls les éléments sont pourvus de chiffres repères. Le dispositif d'obturation 50 comprend deux parties prin- cipales, une partie à labyrinthe 54 et une partie à bague à section en V 56. La partie à labyrinthe est constituée d'une gorge 57 faite dans le bàti et de deux nervures an- nulaires séparées 58,60. Deux gorges séparées 62,64 et une nervure annulaire 68 faisant partie d'un manchon 66 monté sur l'arbre 30 dans l'ouverture correspondante du b&ti s'embo tent avec les deux nervures 58,60 et la gorge 57. Les deux nervures 58,60 entrent dans les gorges 62,64 sans toucher leurs parois latérales, et un collet 70 écarté de la nervure 58 complète le joint à labyrinthe. Les joints à labyrinthe sont très employés dans les paliers car ils as- surent une rétention efficace du lubrifiant pendant le fonctionnement tout en permettant l'évacuation de l'humidi- té et de la saleté du palier lors de la lubrification de celui-ci. Cette opération efficace d'obturation et de lu- brification est facilement réalisée dans les paliers de petites ou moyennes dimensions; les paliers de grandes di- mensions, par contre, posent un problème particulier en ce sens qu'il est souvent difficile de remplir suffisamment leur bâti de lubrifiant pour que celui-ci entre dans le joint à labyrinthe et le remplisse. On a essayé de remédier aux imperfections du joint à labyrinthe en montant des ba- gues à section en V ou analogues sur l'arbre qui traverse la. paroi du palier, mais jusqu'ici, ces bagues n'empochaient pas toujours l'entrée de saleté et d'humidité dans le pa- lier, car dans la plupart des paliers, l'arbre a tendance à se déplacer axialement par rapport au palier et les ba- gues d'étanchéité à section en V se déplacent avec lui, de sorte que la lèvre de la bague s'écarte de sa surface d'ap- pui et que le-joint à labyrinthe est alors en communication directe avec l'atmosphère extérieure. Dans la présente in- vention, la difficulté précédente est supprimée par l'em- ploi du manchon 66, qui non seulement contient les gorges du joint à labyrinthe, mais aussi supporte la bague à sec- tion en V. Avec ce système utilisant l'emboîtement des gor- ges et des nervures du joint à labyrinthe, tout déplacement de l'arbre produit seulement un léger déplacement du man- chon avec l'arbre par rapport à la partie obturante du bâti du palier. Etant donné que les éléments embottés du joint à labyrinthe empochent le manchon de se déplacer axiale- ment, l'arbre peut coulisser axialement dans le manchon tout en laissant les éléments du dispositif d'obturation situés sur l'arbre et sur le bâti du palier dans une bonne position de fonctionnement les uns par rapport aux autres. La bague d'étanchéité à section en V représentée sur les dessins, de type classique, comprend un corps 80 et une- lèvre 82. Le corps s'appuie sur le pourtour du manchon 66 contre un collet 83 et la lèvre s'appuie sur une surface annulaire de joint 84 située sur le c8té extérieur de la nervure 60. Ainsi, quand la bague tourne avec le manchon et l'arbre, la lèvre frotte constamment contre la surface de joint 84. La irésistance de la lèvre et la charnière de la bague indiquée par le chiffre 86 serrent la lèvre contre la surface annulaire de joint 84, et le collet 83 empêche la bague de s'échapper accidentellement pendant le fonc- tionnement du palier. Le manchon 66 est monté à frottement doux sur l'arbre, et la vapeur et les matières étrangères ne peuvent pas entrer dans le palier en passant entre les deux; l'ajustement entre le manchon et l'arbre est néan- moins suffisamment lâche pour que l'arbre puisse se dépla- cer par rapport au manchon quand il se dilate axialement et que le manchon est retenu par les nervures emboîtées du joint à labyrinthe. Deux rainures de lubrification 88,90 faites dans la face intérieure du collet 70 facilitent l'entrée du lubrifiant dans le joint à labyrinthe à partir de la cavité du bâti. Le dispositif d'obturation est de - préférence en acier et par conséquent se dilate et se con- tracte avec l'arbre quand la température des deux varie au cours du fonctionnement, mais le manchon peut être en d'au- tres matières, en particulier en plastique. Quelle que soit la matière du manchon, il subsiste un écart relativement faible entre le diamètre intérieur du manchon et le diamè- tre extérieur de l'arbre sans que le serrage devienne tel que le manchon et l'arbre ne puissent plus se déplacer l'un - par rapport à l'autre pendant la dilatation ou la contrac- tion axiale de l'arbre. Le palier représenté sur les dessins est du type à- bâti divisé comportant une partie supérieure et une partie inférieure, et quand on introduit l'arbre par l'ouverture du bâti, il glisse dans un adaptateur 32. Après avoir ser- ré l'écrou 34 de l'adaptateur et les vis 36 pour fixer le roulement 16 sur l'arbre, on remplit partiellement de lu- brifiant la cavité 14 du bâti et. on met en place la partie supérieure du bâti. Un raccord 92 prévu dans la partie su- périeure du bâti est destiné à recevoir un appareil de lu- brification pour l'injection de lubrifiant dans le roulement et, sur les petits paliers, pour le remplissage substantiel de la cavité 14 du bâti. Pour utiliser le dispositif d'obturation décrit, on monte dans les ouvertures opposées du bâti les manchons 66 des dispositifs d'obturation 50 et 52 avec les bagues à sec- -7 tion en V montées dessus. Lorsque le palier et l'arbre ont été mis en fonctionnement, le lubrifiant contenu dans la cavité passe par les passages 88 et 90 et par les gor- ges entourant les ouvertures du b9ti, et du manchon, pour réaliser une obturation efficace dans la partie à labyrin- the 54. L'arbre continuant de tourner, le palier et l'ar- bre s'échauffent, ce qui produit une élévation de la pres- sion de vapeur dans la cavité 14 et fait sortir le lubri- fiant par le joint à labyrinthe. Cela produit une purge, c'est-à-dire l'évacuation de la vapeur et des matières étrangères contenues dans le palier, la graisse en excès et les matières étrangères sortant le long de la lèvre 82 et de la surface de joint 84. La lèvre 82 étant constamment serrée contre la surface de joint 84, il ne peut pas entrer d'humidité ou de matières étrangères quand le palier et l'arbre se refroidissent après l'arrêt de l'arbre. Une pur- ge efficace peut aussi avoir lieu lors de la lubrification du palier par l'excès de lubrifiant qui sort de la cavité 14 par le dispositif d'obturation. Avec le présent système, les dispositifs d'obturation et 52 peuvent être montés entièrement à l'usine, par les meilleurs procédés et le personnel le plus qualifié, et il ne reste sur place qu'à monter-l'arbre; ainsi, le bon posi- tionnement relatif des éléments des joints à labyrinthe et à bague à section en V est réalisé au montage et se conser- ve pendant le fonctionnement* Comme l'arbre peut se dépla- cer axialement par rapport au manchon 66, sa dilatation et sa contraction ne changent pas la position relative de la partie à labyrinthe et la partie à bague. Quand l'arbre est vertical, on peut inverser les deux parties du dispositif d'obturation, c'est-à-dire placer la bague à l'intérieur dans le dispositif de joint inférieur afin que la lèvre empêche le lubrifiant de s'échapper de la cavité par gravi- té. Le système d'obturation supérieur reste-inchangé et assure la purge en haut du palier. Bien qu'une seule réalisation du présent dispositif d'obturation de palier ait été décrite en détail ici, on peut faire diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'obturation pour un palier comportant un bâti pourvu d'une ouverture destinée à recevoir un arbre, caractérisé par le fait qu'il comprend un manchon(66)conçu pour être placé dans l'ouverture du btti et comportant un alésage axial destiné à recevoir l'arbre (30), une partie ob- turante à labyrinthe comportant des gorges(62,64)et des nervures annulairea(58,60)emboltées situées sur le pourtour intérieur de l'ouverture et le pourtour extérieur du man- chon(66, et une partie obturante fléchissante placée près de la partie à labyrinthe et comportant une surface annu- laire de joint(84)située sur le bâti près d'une extrémité de la partie à labyrinthe, et un élément annulaire élastique obturant (80,82)monté sur le manchon et comportant une lèvre (82)destinée à s'appuyer sur-la surface annulaire de joint(84 2. Dispositif d'obturation de palier selon la reven- dication 1, dans lequel l'alésage du manchon(66)est de di- mension telle que celui-ci soit monté à frottement doux sur l'arbre(30). 3. Dispositif d'obturation de palier selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le manchon comporte des collets annulaires(70,83)à son extrémité intérieure et son extrémité extérieure, le collet intérieur(70)formant une partie du joint à labyrinthe et étant pourvu sur sa face in- térieure d'une rainure radiale destinée à recevoir du lubri- fiant venant du bâti du palier, et le collet(83)situé à l'extrémité extérieure du manchon formant une butée desti- née à empocher l'élément élastique de s'éloigner axialement de la partie à labyrinthe. 4. Dispositif d'obturation de palier selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'élément annulaire élas- tique obturant est une bague d'étanchéité à section en V (80,88). 5. Dispositif d'obturation de palier selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel deux nervures (58,60)si- tuées sur le pourtour de l'ouverture forment entre elles une gorge(54)et une nervure(68)située sur le manchon pénè- tre dans cette gorge. 6. Dispositif d'obturation de palier selon la reven- dication 4, dans lequel deux nervures(58,60)situées sur le pourtour de l'ouverture forment entre elles une gorge(54)et deux nervures(68,70) situées sur le manchon et la bague à section en V(80,82)forment deux gorges(62,64)séparées. 7. Dispositif d'obturation de palier selon l'une des revenidica-tions 1 à 6, dans lequel la surface annulaire de joint (84) s'étend radialement.