Brevet FR2512914A1 — publié le 19830318

La présente invention concerne un dispositif d'é- tanchéité pour un arbre tournant dans un palier. Il est connu de lubrifier un joint à lèvre, généra- lement sollicité par un ressort, avec un lubrifiant con- venables comme l'huile Ce lubrifiant est généralement dirigé vers la lèvre du joint, soit en plaçant celle-ci près de la source de lubrifiant, soit en introduisant ce dernier sur le côté de la lèvre situé à l'opposé du flui- de qui doit être exclu du palier, par exemple l'eau de refroidissement dans un laminoir Comme un joint à lèvre assure l'étanchéité essentiellement dans un seul sens, il faut disposer dos à dos deux de ces joints lorsqu'on doit éviter la contamination entre deux fluides et si l'un ou l'autre ou ni l'un, ni l'autre de ces fluides ne constitue un lubrifiant acceptable pour lèvres, on introduit alors un lubrifiant approprié entre les joints, mais même dans ces agencements de lubrification connus, le frottement et, en fin de compte, l'usure au point d'étanchéité ne peu- vent être réduits de façon satisfaisante, ce qui nuit à l'efficacité et à la durée des joints. On a constaté qu'un joint à lèvre ne peut généra- lement fonctionner correctement à des vitesses périphéri- ques de l'arbre supérieures à 15 m/sec Tout déplacement axial entre l'arbre et le palier augmente le frottement et l'usure au niveau du joint. L'invention a donc pour objet de diminuer le frot- tement entre la lèvre du joint d'étanchéité et l'arbre, le dégagement de chaleur et, en fin de compte, l'usure, et de prolonger ainsi la durée et l'efficacité du joint à des vitesses bien supérieures à 15 m/sec. A cet effet, le dispositif d'étanchéité selon 1 ' invention, pour arbre tournant dans un palier, comprend une paire de joints à lèvre disposés dos à dos dans une chambre de façon à ménager entre eux un espace, ainsi que des moyens pour introduire de l'air sous pression et un lubrifiant dans cet espace. En service, l'air sous pression a pour effet que la force entre chaque lèvre et l'arbre tend à devenir nulle et il peut même soulever légèrement la lèvre au- dessus de la surface de l'arbre L'efficacité du joint d'étanchéité est cependant maintenue parce que chaque lèvre reste très près de l'arbre et parce que là o un espace se forme entre ceux-ci, cet espace est traversé par l'air et le lubrifiant. Etant donné que la force qui crée le frottement entre chaque lèvre de joint et l'arbre est sensiblement nulle, l'usure des joints est fortement réduite et la durée et l'efficacité de ceux-ci sont par conséquent con- sidérablement augmentés, ce qui permet de faire des é- conomies substantielles dans l'entretien des machines. Théoriquement, si un espace d'air parfaitement u- niforme pouvait être maintenu entre chaque lèvre de joint et l'arbre, il ne se produirait ni frottement, ni usure, et il serait donc tout à fait superflu d'utiliser un lu- brifiant Il est cependait nécessaire d'injecter une trace de lubrifiant dans l'air contenu dans l'espace en- tre les joints Chaque lèvre est lubrifiée efficacement et est en outre refroidie par le passage du mélange ou du brouillard air-huile à travers tout léger intervalle entre la lèvre et l'arbre Des flèches et excentricités notables de ce dernier, auxquelles on se trouve souvent confronté dans les machines, peuvent être rattrapées ef- ficacement par le dispositif d'étanchéité selon l'inven- tion, car le passage du mélange ou du brouillard-air- huile obture chaque petit intervalle à l'interface lèvre- arbre. L'agencement selon l'invention est particulière- ment avantageux dans un laminoir, o il est notoirement difficile d'empêcher l'entrée de l'eau de refroidissement dans les carters des paliers des cylindres et les fuites de l'huile de graissage hors de ces carters, par suite de la combinaison de vitesses périphériques élevées et des flèches de l'arbre Dans cette application, il est dési- rable d'utiliser un joint à labyrinthe, en plus de l'a- gencement selon l'invention, et de la placer sur le côté eau de refroidissement de l'ensemble, afin d'empêcher 1 ' entrée des battitures transportées par cette eau Un au- tre avantage de l'invention dans son application à un la- minoir est que l'arbre en rotation peut être déplacé a- xialement sur des distances très appréciables sans que le dispositif d'étanchéité perde de son efficacité. Les moyens d'introduction de l'air sous pression et du lubrifiant dans l'espace compris entre les joints a lèvre peuvent être constitués par n'importe quel dispo- sitif injecteur air-huile connu, mais il est préférable d'en utiliser un qui injecte par intermittence de petites quantités d'huile dans un courant d'air continu, ou, dans le cas d'un laminoir, dans deux courants d'air continus, un vers chaque espace entre deux joints à lèvre placés don à dos et associés à chaque palier de cylindre. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suite en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif: Fig 1 est une vue en coupe verticale partielle d' un laminoir, suivant l'axe d'un des deux cylindres, 1 ' autre cylindre étant omis; Fig 2 est une vue en coupe d'un bloc injecteur air-huile, suivant X-X de fig 3; Fig 3 est une vue en élévation du bloc injecteur air-huile, montrant l'incorporation de deux dispositifs injecteurs qui desservent les dispositifs d'étanchéité de la paire de paliers du cylindre; Fig 4 est une vue agrandie et plus détaillée d' une partie de l'agencement représenté à fig 1. A la figure 1, un cylindre de laminoir 1 présente une table profilée 2 et est fixé sur un arbre 3 entra - né en rotation (par des moyens non représentés) dans un palier 4, dont le carter 5 est monté dans une cage 6, la- quelle possède un plateau 7 muni d'une ouverture 8 pour l'arbre 3 et pour loger un dispositif d'étanchéité 9 se- ion l'invention. Ce dispositif 9 comprend une paire de joints à iè- vre 10 disposés dos, dos à l'intérieur d'une chambre 11 formée entre des bagues 12, 13 fixées au carter 5 et un manchon 14 fixé à l'arbre 2, et il est prévu entre les joints 10 un espace 15, dans lequel sont introduits de 1 ' air sous pression et un lubrifiant envoyés par un disposi- tif 16 représenté à la figure 2. Le dispositif 16 est constitué par un injecteur d' air et d'huile, qui envoie par intermittence et par peti- tes quantités de l'huile qui arrive par un canal d'amenée 17 ménagé dans un bloc 18 dans une dérivation 19 d'un ca- nal d'amenée d'air sous pression 20 formé dans le même bloc, le mélange ou le brouillard d'air et d'huile arri- vant ensuite par une conduite souple pour fluides sous pression 21 à un raccord banjo 22 (figure 1), qui mène à des passages 23 formés dans le carter 5 et, de là, il pé- nètre par des passages 24 form 6 S dans la bague 12 dans 1 ' espace 15 défini entre les joints à lèvre 10 plac&s dos à dos dans la chambre 11 Le bloc 18 contient aussi un se- cond dispositif injecteur 16 A (figure 3) Le canal d'ame- née de l'huile 17 et celui d'amenée de l'air sous pres- sion 20 sont communs aux deux dispositifs injecteurs et une autre dérivation 19 A raccorde le dispositif injecteur 16 A à ce dernier (de la même façon que la dérivation 12) pour envoyer le mélange ou brouillard d'air et d'huile à l'autre dispositif d'étanchéité selon l'invention monté dans l'autre palier (non représenté) du cylindre de lami- noir. Le cylindre 1 et la bague 13 sont munis de lan- guettes et de rainures annulaires quidéfinissent ensemble un joint à labyrinthe 25. En service, l'air sous pression qui se trouve dans l'espace 15, dans la chambre 11, a pour effet que la for- ce entre chaque lèvre 26 de joint (figure 4) et le man- chon 14 plac& sur l'arbre 3 tend à devenir nulle et même que la lèvre'se soulève très légèrement au-dessus de la surface du manchon L'étanchéité est cependant maintenue, en raison de la très faible distance qui sépare chaque lèvre 26 du manchon 14, là o il se produit un intervalle; par le passage de l'air et du lubrifiant à travers ce der- nier. Etant donné que la force produisant le frottement entre chaque lèvre 26 et le manchon 14 placé sur l'arbre 3 est pratiquement nulle, l'usure des joints 10 est for- tement diminuée et, de ce fait, la durée et l'efficacité de ceux-ci sont beaucoup plus grandes, ce qui permet de réaliser des économies importantes dans l'entretien des machines Chaque lèvre 26 est efficacement lubrifiée et aussi refroidie par le passage du mélange ou du brouil- lard d'air et d'huile à travers chaque mince intervalle entre elle et le manchon et l'air (chargé d 6 N peu d'hui- le) qui s'échappe entre la bague 13 et le cylindre 1 et arrive ainsi au joint à labyrinthe 25 contribue à empé- cher la pénétration des battitures transportées par 1 ' eau de refroidissement des cylindres. Le dispositif selon l'invention permet le rattra- page de flèches et d'excentricités notables de l'arbre, ainsi que de ses déplacements axiaux et un fonctionnement correct du laminoir à des vitesses périphériques de 1 ' arbre bien supérieures à 15 m/sec. 12914 REVENDICATIONS - 1. Dispositif d'étanchéité pour un arbre tour- nant dans un palier, caractérisé en ce qu'il comprend une paire de joints à lèvres ( 10) disposés dos à dos dans une chambre ( 11) de façon à ménager entre eux un espace ( 15), ainsi que des moyens ( 16, 16 A) pour introduire de l'air sous pression et un lubrifiant dans cet espace ( 15). 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il est incorporé à un laminoir. 3 Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce qu'il lui est associé un joint à labyrinthe ( 25) situé sur le côté de l'ensemble o arrive l'eau de refroidissement. 4. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que les moyens ( 16, 16 A) pour introduire l'air sous pression et le lu- brifiant dans l'espace ( 15) entre les joints à lèvre ( 10) sont aptes à injecter de petites quantités d'huile, par intermittence, dans un courant d'air continu.