Brevet FR2520820A1 — publié le 19830805

L'invention concerne des perfectionnements nouveaux et utiles apportés aux surfaces d'appui de charge De nombreuses surfaces d'appui sont soumises à des pressions élevées en supportant des éléments mobiles lourdement chargés et elles exigent donc une lubrifica- tion efficace pour rester en ordre de marche pendant une durée ou un intervalle de travail raisonnable avant d'être remplacées ou renouvelées Des exemples de surfaces d'appui à haute pression comprennent les surfaces utilisées dans des concasseurs giratoires dans lesquels le bâti de base comprend un siège de support pour une tête gira- toire En raison des pressions extrêmement élevées exercées sur la surface d'appui, les pellicules d'huile hydrodyna- miques sont aisément écrasées et rompues, ce qui a, évi- demment, pour résultat un contact métal sur métal et, par suite, une détérioration des éléments coopérants. Pour éviter une telle détérioration, on a utilisé avec un certain succès une lubrification hydrostatique mais, en raison de l'aire importante de nombreuses surfaces d'appui et des pressions élevées, telles que celles rencontrées dans le concasseur giratoire, il est difficile d'obtenir une lubrification hydrostatique très efficace et il est en outre extrêmement coûteux de renouveler le siège d'appui. L'invention a donc pour objet principal une surface perfectionnée d'appui de charge qui assure une lu- brification hydrostatique aussi bien qu'hydrodynamique très efficace et qui est en outre relativement peu coûteuse à fabriquer et aussi peu coûteuse à renouveler une fois usée. Pour la mise en oeuvre de l'invention, plusieurs gorges sont usinées ou autrement réalisées dans la surface d'appui de charge et des éléments rapportés de type robuste, par exemple des éléments rapportés en bronze, sont montés dans les gorges Ces éléments rapportés ont une épaisseur supérieure à la profondeur des gorges afin que l'élément soumis à la charge porte contre la partie dépassante de ces éléments rapportés Des moyens de lubri- fication sous pression sont prévus pour appliquer de l'huile de lubrification sur les surfaces d'appui, sous une pression suffisante pour vaincre une charge appliquée sur les surfaces d'appui des éléments rapportés et pour faire circuler l'huile de lubrification sur ces surfaces d'appui afin d'assurer le maintien d'un intervalle de lubrification entre les deux parties Il est prévu des zones de lubrification comprenant des gorges radiales multiples de sortie d'huile et des moyens délimitant les zones Les gorges radiales coupent au moins certaines des gorges recevant les éléments rapportés et ces gorges sont réalisées et disposées de façon à introduire l'huile de lubrification dans la zone comprise entre les éléments rapportés et le long de ces derniers afin de la distribuer sous pression sur les surfaces d'appui de charge. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale par- tielle d'une surface d'appui de charge d'un concasseur giratoire, cette vue montrant une première forme de réalisa- tion de l'invention; la figure 2 est une vue en plan d'une surface d'appui de charge selon l'invention, telle que la surface d'appui inférieure du concasseur de la figure 1, une partie de cette surface étant représentée schématiquement; la figure 3 est une coupe transversale par- tielle, à échelle agrandie, suivant la ligne 3-3 de la figure 2; la figure 4 est une coupe transversale par- tielle à échelle agrandie suivant la ligne 4-4 de la figure 2, montrant des moyens de prise d'huile de lubrifi- cation; la figure 5 est une vue partielle en pers- pective, à échelle agrandie, d'un détail de la surface d'appui, montrant des butées délimitant des zones dans cette surface; la figure 6 est une coupe partielle suivant la ligne 6-6 de la figure 5; la figure 7 est une vue en plan d'une seconde forme de réalisation de la surface d'appui de charge selon l'invention; et la figure 8 est une coupe partielle à échelle agrandie suivant la ligne 8-8 de la figure 7. Le concept de l'invention est illustré dans le présent mémoire dans son application à un concasseur du type giratoire, mais il est évident que les principes de l'invention peuvent être appliqués à tout type de surface d'appui portant un élément mobile soumis à une charge dans un support lubrifié. Ainsi qu'on peut le voir sur les dessins et tout d'abord sur les figures 1 et 2, un concasseur gira- toire comporte un support de tête ou élément de butée 8 reposant convenablement sur un bâti 10 de base Le support de tête 8 est de configuration annulaire et il présente une surface supérieure concave ou sphérique 12 constituant un support mobile pour une tête giratoire 14 La tête 14 n'est pas représentée en détail, mais cette partie du concasseur est reliée mécaniquement à des moyens excentriques pour produire le mouvement de giration La tête 14 présente une surface inférieure convexe 16 dont la forme correspond à la forme concave de la surface 12. Conformément à l'invention et ainsi qu'on peut le voir également sur les figures 3 à 6 qui représentent une première forme de réalisation de l'invention, la surface 12 présente plusieurs gorges 18 s'étendant sur le pourtour de la configuration annulaire de la face, parallèlement les unes aux autres Les gorges ont une section rectangulaire et un fond à surface plane, per- pendiculairement au rayon de la sphère sur laquelle la surface 12 est située La gorge intérieure est disposée à proximité immédiate du bord circonférentiel intérieur du support 8 de tête et les gorges suivantes s'élèvent le long de la surface 12 jusqu'à un point proche du bord circonférentiel extérieur du support de tête. Des barreaux 20 de dimnsions courantes, en bronze,en laiton, en matière plastique ou autre, sont insérés dans les gorges 18 dans lesquelles ils s'ajustent étroitement et ils sont dimensionnés pour dépasser de la surface 12 afin de former la surface d'appui du support 8 de tête contre la surface inférieure convexe 16 de la tête 14. Des gorges annulaires supplémentaires sont ménagées dans la partie extérieure de la surface 12, à savoir une première gorge 24 destinée à recevoir un joint à huile 26, une deuxième gorge ou rainure 28 communiquant avec un ou plusieurs canaux 30 (figure 4) aboutissant à une partie centrale du support 8 de tête, et une troisième gorge 32 recevant un joint 34 à huile et poussière. Conformément à l'invention, une lubrification par fluide de la surface d'appui est réalisée entre les barreaux 20 et la tête 14 et cette lubrification est assurée par plusieurs canaux d'entrée 36 (figure 3) qui traversent le support de tête 8 et aboutissent à la sur- face 12 dans des gorges radiales ou transversales 38 usinées dans la surface 12 Ces gorges ne s'étendent que sur une partie de la largeur transversale de la surface 12 et sont usinées plus profondément que les gorges 18. Des canaux 36 sont reliés par des moyens convenables (non représentés) à un système d'alimentation en huile sous pression (non représenté) de structure classique. Comme représenté sur la figure 3, l'huile sous pression provenant du canal 36 pénètre dans les gorges transversales 38 et s'élève dans les gorges jusqu'à l'espace compris entre les barreaux 20, puis elle s'écoule dans des sens opposés le long de la surface 12, entre les barreaux. La partie restante de la circulation de l'huile dans une lubrification sous pression sera décrite plus en détail ci-après. Il est avantageux que la lubrification soit réalisée dans des zones entourant la surface d'appui A cet effet, et comme représenté sur la figure 2, cinq gorges transversales 38 sont prévues à égale distance les unes des autres sur le pourtour de la surface d'appui. Chacune de ces gorges transversales présente un canal 36 d'arrivée d'huile Pour former les zones individuelles destinées à l'huile, des rangées d'éléments rapportés sont disposées entre les parois délimitant les gorges 18, à mi-distance entre les gorges 38, sur le pourtour de la surface d'appui Cet agencement est montré sur la figure 2, certaines des rangées d'éléments rapportés 40 étant représentées schématiquement Les éléments rapportés sont dimensionnés de manière à occuper chacun toute la largeur comprise entre les parois délimitant les gorges 18 et leur surface supérieure affleure la surface supérieure des barreaux 20 La surface supérieure des éléments rapportés 40 étant en contact avec la surface inférieure de la tête 14, l'huile sous pression entrant par chaque gorge transversale 38 s'écoule dans des sens opposés le long des gorges jusqu'aux barrages formés par les éléments rapportés 40. Conformément à l'invention, la source d'alimen- tation en huile présente un refoulement suffisant pour appliquer une pression au moins égale à la pression de travail régnant entre la tête 14 et la surface 12 L'huile pénètre dans les gorges transversales 38 et, comme indi- qué, elle s'écoule le long des rainures formées entre les barreaux, le long de la surface 12 L'huile est arrêtée par les éléments rapportés 40 et, en raison de la source de pression élevée, elle soulève la tête 14 et s'écoule au-dessus des barreaux 20 L'huile se dirigeant vers la partie circonférentielle extérieure du support de tête 8, est arrêtée par le joint 26 à haute pression bien que toute huile pouvant s'échapper au-delà de ce joint arrive dans une rainure 28 d'évacuation et soit renvoyée par un canal 30 au réservoir (non représenté) situé au centre du support de tête Le joint 34 empêche toute sortie d'huile vers l'extérieur ou toute entrée de matières étrangères. Etant donné que l'échappement de l'huile vers l'extérieur est empêché, l'huile qui est forcéeau-dessus des barreaux ne peut s'échapper que vers le centre en direction du réservoir La source fournissant une pression et un volume suffisants et prédéterminés pour provoquer un écoulement de l'huile au-dessus des barreaux, même aux pressions de concassage les plus élevées, une pelli- cule d'huile est toujours présente pour empêcher tout contact métal sur métal La faible longueur des gorges transversales 38 et leur position éloignée de la zone intérieure d'échappement de l'huile du support de tête 8 assurent une bonne distribution de l'huile sur tous les barreaux 20 et empêchent l'huile de s'écouler simplement vers le bord d'échappement le plus proche. Une pression constante étant appliquée à l'huile, la vitesse d'écoulement varie lorsque la force ou l'écarte- ment entre les deux éléments 8 et 14 varie et cette dis- position assure une lubrification franche entre les parties. Autrement dit, lorsqu'une pression minimale est appliquée entre les parties 10 et 14, par exemple lorsque la tête 14 n'est pas en cours de concassage, l'huile qui arrive doit seulement soulever la tête et elle s'écoule donc aisément suivant son trajet d'échappement, par dessus les barreaux 20 et les éléments rapportés 40 L'accroissement de la pression pousse la tête 14 vers la surface d'appui jusqu'à ce qu'un équilibre soit atteint entre le frotte- ment superficiel du courant d'huile et la pression imposée, et le courant d'huile recouvre donc totalement la surface d'appui Lorsque la pression augmente entre les parties et 14, par exemple pendant le concassage, la distance de soulèvement entre ces parties est considérablement diminuée et l'huile doit donc s'écouler plus rapidement. Le support de tête 8 présente un canal circon- férentiel 42 de refroidissement par eau (figure 3) auquel sont reliés des conduits 44 et 46 d'arrivée et de sortie respectivement (figure 2), des canaux convenables 48 de liaison (figure 3) étant disposés entre les conduits et le canal 42 Une cloison 54 est disposée entre l'entrée et la sortie afin d'assurer l'écoulement du fluide de refroidissement sur tout le pourtour du canal 42 Ce dernier est de préférence réalisé dans une partie de la surface extérieure du support de tête 8 et il est fermé par une bande 50 et des joints 52. Les figures 7 et 8 représentent une variante de l'invention Dans cette forme de réalisation de l'in- vention, des barres 20 sont utilisées de la même manière avec des gorges 18, dans la même disposition que dans la première forme de réalisation La structure des figures 7 et 8 comporte également des joints extérieurs analogues, des canaux multiples 36 d'entrée et des gorges radiales ou transversales 38 de sortie d'huile, analogues aux précédents Cette structure modifiée utilise plusieurs zones d'huile et elle renforce également le support lubri- fiant entre les deux éléments 8 et 14, comme décrit ci- dessous. Les espaces compris entre les barreaux 20, au- dessus de la surface 12, principalement au centre de cette dernière, sont remplis de résine époxy 60 La garniture de résine époxy présente une limite extérieure 62 qui est intérieure, vers le centre, par rapport aux gorges radiales 38 de sortie d'huile, mais qui s'étend jusqu'au joint extérieur 26 En particulier, la limite extérieure 62 est tangente, au niveau de chaque gorge 38, aux gorges 18 et elle aboutit au joint 26 à distance des limites associées aux gorges adjacentes 38 Par cette disposition, des zones individuelles 64 de distribution de l'huile sont formées pour chaque gorge 38 de sortie. Dans le fonctionnement de la structure représentée sur les figures 7 et 8, de l'huile sous pression provenant des gorges 38 de sortie s'écoule latéralement aux gorges dans les espaces compris entre les barreaux 20, au-dessus de la surface 12, afin de se répartir uniformément dans les zones 64 A partir de ces zones de distribution, l'huile assure une lubrification de la même manière que celle décrite pour la première forme de réalisation, en ce qu'elle réalise une lubrification à la fois hydrosta- tique et hydrodynamique en s'échappant vers le centre. Les zones 64 assurent une bonne distribution de l'huile, analogue à celle obtenue avec les butées 40 de la première forme de réalisation Les garnitures 60 en résine époxy offrent une surface supplémentaire d'appui accroissant l'aire hydrodynamique Bien que l'aire hydrostatique soit réduite, une poussée hydrostatique subsiste sur une partie importante de la surface de la résine époxy, car l'huile sous pression pousse l'huile se trouvant devant elle en s'échappant La plus grande surface de support déterminée par la résine époxy réduit le débit d'échappe- ment de l'huile et réduit donc également le volume d'huile demandé. La garniture 60 peut être constituée d'une matière autre qu'une résine époxy mais, ainsi que cela est demandé, une telle matière doit résister longtemps à l'usure La qualité de la lubrification peut être augmentée par l'addition d'un lubrifiant à la matière de la garni- ture, par exemple du graphite La forme et la dimension des zones 64 de distribution de l'huile peuvent varier par rapport à celles représentées et décrites. On obtient donc, conformément à la présente ihvention, une surface d'appui qui assure une lubrification efficace dans toutes les gammes de charges de pression. Une lubrification hydrostatique et hydrodynamique est obtenue et cette lubrification est efficace et convient à toutes les phases de pression La surface d'appui selon l'inven- tion peut être réalisée à bon marché et, de plus, elle est aisée à remplacer ou à réparer. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'ensemble d'appui décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Ensemble d'appui destiné à supporter un élément mobile soumis à une charge, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de base ( 8) qui présente une surface ( 12) tournée vers un élément ( 14) recevant une charge, plusieurs gorges ( 18) ménagées dans cette surface et délimitées par des parois longitudinales s'étendant entre elles, des éléments rapportés ( 20) d'appui logés dans lesdites gorges et ayant une épaisseur supérieure à la profondeur des gorges afin de dépasser de ces der- nières, la partie dépassante des éléments rapportés se terminant par une surface d'appui de charge disposée de façon que l'élément soumis à une charge repose contre elle, des moyens de lubrification, disposés dans l'en- semble d'appui, fournissant un fluide de lubrification auxdites surfaces extrêmes d'appui des éléments rapportés. 2 Ensemble d'appui selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gorges s'étendent parallèlement les unes aux autres. 3 Ensemble d'appui selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface ( 12) de l'élément de base est de forme annulaire et concave dans la direction radiale, les gorges s'étendant le long de cette face parallèlement les unes aux autres. 4 Ensemble d'appui selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de lubrification compren- nent un dispositif d'application de pression monté de manière à appliquer de l'huile de lubrification sur les surfaces extrêmes d'appui, sous une pression suffisante pour vaincre une charge appliquée sur ces surfaces extrêmes par un élément mobile soumis à une charge, et pour faire circuler l'huile de lubrification sur lesdites surfaces extrêmes d'appui. Ensemble d'appui selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface de l'élément de base est de forme annulaire, les gorges s'étendant le long de cette surface, parallèlement les unes aux autres, les moyens de lubrification comprenant un dispositif d'application de pression, ainsi que des gorges radiales ( 38) qui coupent au moins certaines desdites gorges logeant les éléments rapportés, les gorges radiales étant plus profondes que les gorges logeant les éléments rapportés afin d'alimenter en huile de lubrification la zone comprise entre les éléments rapportés et de faire passer cette huile de lubrification le long des éléments rapportés pour la distribuer sur lesdites surfaces extrêmes d'appui. 6 Ensemble d'appui selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de l'élément de base est de forme annulaire et également concave dans la direction radiale, lesdites gorges s'étendant le long de cette surface, parallèlement les unes aux autres, les moyens de lubrification comprenant un dispositif d'application de pression conçu pour appliquer de l'huile de lubrification sur lesdites surfaces extrêmes d'appui, sous une pression suffisante pour vaincre une charge appliquée sur ces surfaces extrêmes d'appui par un élément mobile soumis à une charge et pour faire passer l'huile de lubrification sur lesdites surfaces extrêmes d'appui. 7 Ensemble d'appui selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface de l'élément de base est de forme annulaire, lesdites gorges s'étendant le long de cette surface, parallèlement les unes aux autres, les moyens de lubrification comprenant un dispositif d'application de pression ainsi qu'au moins deux gorges radiales ( 38) espacées sur le pourtour de ladite surface de l'élément de base et coupant au moins certaines des gorges logeant les éléments rapportés, les gorges radiales étant plus profondes que les gorges logeant les éléments rapportés de manière que de l'huile de lubrification pénètre dans la zone comprise entre les éléments rapportés et s'écoule le long de ces derniers pour se répartir sur lesdites surfaces extrêmes d'appui, des organes ( 40) d'arrêt, disposés sur les parois longitudinales, arrêtant l'écoulement du fluide de lubrification entre les éléments rapportés, ces organes d'arrêt étant espacés des gorges radiales pour former des zones séparées de lubrification dans l'ensemble d'appui. 8 Ensemble d'appui selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface de l'élément de base est de forme annulaire, lesdites gorges s'étendant le long de cette surface, parallèlement les unes aux autres, les moyens de lubrification comprenant un dispositif d'application de pression ainsi qu'au moins deux gorges radiales ( 38) espacées sur le pourtour de ladite surface de l'élément de base et coupant au moins certaines des gorges logeant les éléments rapportés, les gorges radiales étant plus profondes que les gorges logeant les éléments rapportés de manière que de l'huile de lubrification pénètre dans la zone comprise entre les éléments rapportés et s'écoule le long de ces derniers pour se répartir sur lesdites surfaces extrêmes d'appui, des organes d'arrêt ( 40) , disposés sur les parois longitudinales, arrêtant l'écoulement du fluide de lubrification entre les éléments rapportés, ces organes d'arrêt étant espacés des gorges radiales pour former des zones individuelles de lubrifica- tion dans l'ensemble d'appui, les moyens de lubrification comprenant en outre un dispositif d'application de pression conçu pour introduire de l'huile de lubrification dans chacune des gorges radiales afin de faire pénétrer cette huile de lubrification dans lesdites zones individuelles de lubrification. 9 Ensemble d'appui selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif d'application de pression est conçu pour introduire de l'huile de lubrifi- cation dans lesdites zones, sous une pression suffisante pour vaincre une charge appliquée sur les surfaces extrêmes d'appui par un élément mobile soumis à une charge et pour faire écouler l'huile de lubrification sur les- dites surfaces extrêmes d'appui. Ensemble d'appui selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de lubrification compren- nent un dispositif d'application de pression ainsi que des gorges radiales coupant au moins certaines desdites gorges logeant les éléments rapportés, lés gorges radiales étant plus profondes que les gorges logeant les éléments rapportés afin que de l'huile de lubrification soit intro- duite dans les zones comprises entre les éléments rapportés et s'écoule le long de ces derniers pour se répartir sur lesdites surfaces d'appui de charge, une garniture ( 60) en matière plastique étant disposée dans certaines des zones comprises entre les éléments rapportés afin de former également une surface d'appui de charge. 11 Ensemble d'appui selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de lubrification compren- nent un dispositif d'application de pression ainsi que des gorges radiales qui coupent au moins certaines des gorges logeant les éléments rapportés, lesdites gorges radiales étant plus profondes que les gorges logeant les éléments rapportés afin que de l'huile de lubrification pénètre dans la zone comprise entre les éléments rapportés et s'écoule le long de ces derniers pour se répartir sur lesdites surfaces d'appui de charge, une garniture ( 60) en matière plastique étant disposée dans lesdites zones comprises entre les éléments rapportés afin de former également une surface d'appui de charge, cette garniture en matière plastique ayant une limite extérieure ( 62) qui définit des zones de distribution d'huile autour des gorges radiales. 12 Concasseur caractérisé en ce qu'il comporte un élément de base ( 10), une tête ( 14) de concassage, un siège ( 12) disposé sur le bâti de base et supportant la tête afin qu'elle puisse se déplacer latéralement par rapport au bâti, des moyens excentriques coopérant avec la tête pour produire un mouvement giratoire lors de la rotation de ces moyens excentriques, un dispositif rotatif de commande des moyens excentriques, plusieurs gorges ( 18) ménagées dans le siège et délimitées par des parois longitudinales situées entre ces gorges, des élé- ments rapportés ( 20) d'appui logés dans lesdites gorges et ayant une épaisseur supérieure à la profondeur des gorges afin de dépasser de ces dernières, la partie en saillie des éléments rapportés se terminant par une surface extrême d'appui contre laquelle la tête peut porter, des moyens ( 38, 40) de lubrification étant disposés dans les ensembles d'appui afin de fournir un fluide de lubrification auxdites surfaces extrêmes d'appui présentées par les éléments rapportés.