Brevet FR2527716A1 — publié le 19831202

L'invention concerne une unité de roulement, comprenant un roulement, notamment un roulement à rouleaux, avec une partie extérieure et une partie intérieure qui sont respectivement fixées sur des pièces de machines, mobiles l'une par rapport à l'autre et tournant à des vitesses différentes, pour recevoir la vis sans fin d'une centrifugeuse et un dispositif d'étanchéité. La qualité de l'étanchéif-cation d'un roulement à rouleaux joue un rôle considérable pour sa durée de vie, îo Ceci est particulièrement vrai si des milieux à agressivité chimique et/ou mécanique risquent de pénétrer dans dei rou- lements à rouleaux Ainsi, la vis sans fin d'une ceiitr L- fugeuse à paroi pleine est montée de façon coaxiale dans un tambour centrifugeur dans des roulements à rouleaux qui. sont disposés quant à eux dans des arbres creux qui s'étend dent des deux côtés des parois frontales du tambour centri- fugeur et par l'intermédiaire desquels s'effectue l'm:- nement du tambour centrifugeur Une boite de transr iqn dont l'arbre d'entrée est en liais N avec la vis sans f: et dont le carter est en liaison avec le tambour cents: geur est telle que le tambour centrifugeur et la vis sans fin tournent à des vitesses différentes en fonction du raps: de transmission de la boîte de vitesses, la matière so i O,- décantée dans le champ de force centrifuge étant amenée aux ouvertures de sortie correspondantes du tambour centli. fugeur en coopération avec la vis sans fin Les roulements à rouleaux supportant une telle vis sans fin exigent des mesures d'étanchéité qui assurent dans toutes les phases de fonctionnement, donc aussi dans le cas de vitesses de rotation différentes, une étanchéité sûre par rapport à la chambre de séparation de la centrifugeuse, dans laquelle peuvent être traités les produits les plus divers Les étanchéités connues, dans lesquelles une surface d'étan- chéité fait face radialement à une autre surface d'étanchéité en contact par frottement avec la première surface, sont cependant affectées de forces d'appui variables en fonction des forces centrifuges qui apparaissent Si par exemple une surface d'étanchéité est soumise à une force d'appui dans le sens de la force centrifuge, on aboutit à une usure prématurée de l'étanchéité en cas de vitesses de rotation élevées du fait des forces d'appui ou de pression trop élevées Inversement, si la force d'appui sur une surface d'étanchéité agit dans le sens contraire de la direction de la force centrifuge, la capacité d'étanchéité baisse à vitesse de rotation croissante. Le problème à la base de l'invention est de fournir une unité de roulement qui assure un effet d'étan- chéité constant et sûr, indépendamment de la vitesse de rotation Ce problème est résolu selon l'invention pour une unité de roulement du type décrit plus haut par une unité de coulissement supportant le roulement et le disposi- tif d'étanchéité, qui permet des déplacements axiaux de compensation de la vis sans fin par rapport au tambour de la centrifugeuse Du fait que le dispositif d'étanchéité est porté par l'unité de coulissement, il en résulte que les déplacements de compensation de la vis sans fin par rapport au tambour n'exercent aucune influence sur sa capacité d'étanchéité, car la force d'étanchéité n'en est pas in- fluencée et il n'apparait pas de coulissements dans la zone des surfaces d'étanchéité Cette unité de coulissement est naturellement disposée simplement du côté du roulement libre, le roulement libre de la vis sans fin pouvant être disposé aussi bien du côté de l'entraînement que du côté opposé à l'entraînement. Dans un développement de l'invention, le dis- positif d'étanchéité est équipé de surfaces d'étanchéité qui se trouvent dans des plans de préférence perpendicu- laires à l'axe de rotation du roulement et sont disposées à des niveaux radiaux sensiblement identiques De cette manière, une force d'appui une fois fixée dans la zone des surfaces d'étanchéité se faisant face, est indépendante des forces centrifuges qui apparaissent, de sorte qu'une étanchéité sûre et constante et donc une protection correspondante du roulement contre des milieux agressifs est assurée, même avec des vitesses de rotation différentes. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention résultent des exemples suivants de réalisation, représentés-sur les dessins On a représenté sur la: figure 1: une centrifugeuse à vis sans fin et à paroi pleine en coupe longitudinale avec une unité de roulement selon l'invention, figure 2: un exemple de réalisation de l'unité de roulement selon l'invention avec une étanchéité des deux côtés; figure 3: une unité de roulement avec une étanchéité d'un seul côté. La figure 1 représente une centrifugeuse à vis sans fin et à paroi pleine 1, composée essentiellement d'un carter 2, d'un tambour 3 ainsi que d'une vis sans fin 4 disposée à l'intérieur de ce dernier. Le tambour 3 subdivisé en une section cylindri- que et une partie conique est prolongé chaque fois sur sa face frontale par des arbres creux 5 et 6 qui sont portés de façon fixe dans des roulements 7 et 8 La vis sans fin 4 est formée d'un corps de base de vis 4 ' cylindrique et creux, auquel se raccordent un arbre 9 et une collerette 10 'Un tuyau Il passe à travers l'arbre creux 6, tuyau qui sert à l'introduction d'un mélange à séparer en ses cons- tituants, ce mélange pénétrant dans la chambre de séparation 14 de la centrifugeuse 1 par le corps de base de vis 4 ' -conformément aux flèches 12 et 13 L'arbre 9 est lié à un entraînement rotatif 15, respectivement avec son arbre d'en- trée 16, le carter de cet entraînement rotatif 15 tournant avec le tambour 3 L'entrainement de la centrifugeuse 1, en particulier du tambour 3, s'effectue par l'intermédiaire d'éléments d'entraînement disposés sur l'arbre creux 5 mais non représentés, le tambour 3 et la vis sans fin 4 tournant à des vitesses différentes sur la base du rapport de trans- mission de la boîte 15 Ainsi une partie de la matière solide contenue dans le mélange à séparer est transportée en direction des ouvertures de sortie des matières solides 17 sous l'action de la vis sans fin 4, alors que le résidu sort par les ouvertures 18. La vis sans fin 4 est montée sur des roulements 19 et 20, qui sont ici des rouleaients à ioul edux, pax 1 ' L- termédiaire de l'arbre 9 ainsi que de la collerette 10 Ces roulements 19 et 20 doivent présenter une bonne étanchéité, particulièrement du côté tourné vers la chambre de sépara- tion 14 du tambour 3, de façon que des parties du mélange à séparer ne pénètrent pas de façon non intentionnelle dans les corps de roulements et occasionnent des dommages qui influenceraient notablement leur durée de vie. La figure 2 représente un exemple concret de réalisation d'une unité de roulement selon l'invention, et notamment du roulement libre 19 de la centrifugeuse à vis sans fin et à paroi pleine de la figure 1 Les éléments fonctionnels correspondant à la figure 1 sont numérotés de façon correspondante. On reconnaît dans le détail une collerette annulaire 21 qui est soudée au côté intérieur du corps de base de vis 4 ' Un corps annulaire 22 est fixé par exemple par vissage à cette collerette annulaire 21, corps dans lequel est emmanché l'anneau extérieur 19 ' du roulement 19 à l'aide d'une collerette d'arrêt 23 La collerette d'arrêt 23 est vissée-sur le corps annulaire 22 L'anneau intérieur 19 " du roulement 19 est emmanché dans une unité de coulisse- ment 26 formée de deux douilles 24 et 25 L'unité de cou- lissement 26 est fixée par rapport à l'arbre creux 5 selon la circonférence par des ressorts d'ajustage non représentés, mais elle est maintenue de façon à pouvoir coulisser dans le sens axial par rapport à cet arbre creux 5 Cette possibi- lité de coulisser sert à compenser les dilatations thermiques différentielles ainsi que des tolérances de grandeurs de l'arbre creux 5 et donc du tambour 3 (figure 1) d'une part, ainsi que de la vis sans fin 4 d'autre part. Les douilles 24 et 25 comportent des évidements annulaires 28 et 29, tournés vers l'intérieur, qui sont munis de surfaces de pression 30 et 31 Des contre-surfaces 32 et 33 appartenant à des anneaux d'étanchéité 34 et 35 s'éten- dent en biais par rapport-à l'axe de rotation du roulement 19, et sont situées à distance et selon un angle par rapport aux surfaces de pression 30 et 31 des évidements 28 et 29. Les anneaux d'étanchéité 34 et 35 présentent de leur côté des surfaces d'étanchéité 36 et 37 venant en appui contre des surfaces d'étanchéité correspondantes d'anneaux d'étan- chéité 38 et 39, ces derniers étant disposés axialement à côté des premiers anneaux d'étanchéité sur le même niveau radial Les surfaces d'étanchéité 36 et 37 sont orientées de façon que la force d'appui transmise par celles-ci soit orientée selon l'axe et, de cette manière, elle n'est pas influencée par les forces centrifuges Les anneaux d'étan- chéité 38 et 39 présentent de leur côté des contre-surfaces 40 et 41 s'étendant en biais par rapport à l'axe du rou- lement 19, qui s'étendent également selon un angle et à distance par rapport aux surfaces de pression 42 et 43 de la collerette d'arrêt 23, respectivement du corps annulaire 22. Dans les chambres intermédiaires coniques 44, 45, 46 et 47, entre les surfaces de pression 31, 43 ainsi que 42,30 d'une part et les contresurfaces 33, 41 et 40,32 d'autre part, et formant un pont entre elles, se trouvent des joints azliu- laires 44 ', 45 ', 46 ' et 47 ' jouant le rôle de corps t; Ces joints annulaires 44 ' a 47 ' sont tendus élastiqueme r ?, raison de la conicité des chambres intermédiaires 44 à ce qui détermine la force d'appui dans la zone des surfau-; d'étanchéité 36 et 37. Les surfaces d'étanchéité 36 et 37 forment des garnitures de frottement, les surfaces d'étanchéité se faisant face se déplaçant les unes par rapport aux autres chaque fois selon la vitesse relative entre la vis sans fin 4 et le tambour 3 La force d'appui avec laquelle ces sur- faces d'étanchéité 36 et 37 sont pressées l'une contre l'a't dans le sens axial, est indépendante de la vitesse de rota- tion de la centrifugeuse et ne dépend que de la pré-contrainte qui leur est appliquée au moyen des joints annulaires 44 ', ', 46 ' et 47 '. On a montré dans cet exemple de réalisation selon la figure 2, le roulement libre des deux roulements 19 et 20 supportant la vis sans fin 4 S'il y a des mouvements de compensation thermique de la vis sans fin 4 par rapport au tambour 3 (figure 1) ou par rapport à l'arbre creux 5 qui est relié à lui de façon fixe, l'unité de coulissement 26 peut exécuter un coulissement axial correspondant, sans que l'efficacité de l'étanchéité soit influencée par de tels déplacements - L'exemple selon la figure 3 se distingue essentiellement des précédents par le fait que l'unité de coulissement 26 ' n'est formée ici simplement que d'une douille en une seule pièce 51 qui, contrairement à celle décrite sur la figure 2, est montée à coulissement axial par rapport à la vis sans fin 4, respectivement par rapport au corps de base de vis 4 '. La douille 51 est bloquée en rotation par un ressort d'ajustage 52 dans le sens circonférentiel L'anneau intérieur 19 " du roulement 19 est fixé axialement sur cette douille 51 à l'aide d'un anneau de sécurité 53 L'anneau extérieur 19 ' du roulement à rouleaux 19 est emmanché dans un corps annulaire 22 ', ici la paroi frontale du tambour centrifugeur 3, à l'aide d'une collerette d'arrêt 23 ' qui est elle- nme vissée sur le corps annulaire 22 ' Par -l'intermédiaire d'une collerette 54 qui est vissée sur le corps de base de vis 4 ', ce dernier est lié à l'arbre 9 '. L'étanchéité de la chambre de séparation 14 de la centrifugeuse 1 par rapport au roulement 19 est iden- tique à celle décrite en référence à la figure 2 grace aux joints annulaires 57 et 58 formant des corps de pression, à l'exception qu'ici une telle étanchéité existe simplement sur un côté du roulement 19 De cette manière, la surface d'étanchéité 59 est également disposée dans cet exemple perpendiculairement à l'axe de rotation entre les anneaux d'étanchéité 55 et 56 se trouvant au même niveau radial, de sorte qu'on obtient une force d'appui indépendante de la vitesse de rotation Les joints annulaires 57 et 58 se trou- vent ici dans des chambres intermédiaires 60 et 61 qui exis- tent entre les surfaces de pression 62 et 63 de la douille 51, respectivement de la collerette d'arrêt 23 ' d'une part, et les contresurfaces 64 et 65 des anneaux d'étanchéité et 56 d'autre part, qui forment un angle entre elles comme dans l'exemple de réalisation décrit en référence à la figure 2 La force d'appui dans les zones des surfaces d'étanchéité 59 résulte de la déformation élastique des joints annulaires 57 et 58, qui est conditionnée de son côté par la conicité des chambres intermédiaires 60 et 61. Les unités de roulement représentées sur les figures 2 et 3, conçues en tant que roulements libres, peu- vent être disposées, en fonction du type de centrifugeuse, soit à l'extrémité de la vis sans fin 4 voisine des ouver- tures de sortie de la matière solide 17, soit à l'extrémité voisine des ouvertures de sortie 18 pour le résidu. REVENDICATIONS 1 Unité de roulement comprenant un roulement, notamment un roulement à rouleaux, avec une partie extérieure et une partie intérieure qui sont respectivement fixées sur des pièces de machines, mobiles l'une par rapport à l'autre, et tournant à des vitesses différentes, pour supporter la vis sans fin d'une centrifugeuse et pourvue d'un dispositif d'étanchéité, caractérisée par une unité de coulissement ( 26, 26 ') portant le roulement -( 19) et le dispositif d'étan- chéité, qui permet des déplacements de compensation axiaux de la vis sans fin ( 4) par rapport au tambour 3 de la cen- trifugeuse ( 1). 2 Unité de roulement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité de coulissement ( 26 ') est guidée de façon mobile axialement par rapport à la vis sans fin ( 4). 3 Unité de roulement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité de coulissement ( 26) est guidée de façon mobile axialement par rapport au tambour ( 3). 4 Unité de roulement selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ceque le dispositif d'étanchéité est équipé de surfaces d'étanchéité ( 36, 37, 59) qui s'éten- dent dans des plans de préférence perpendiculairesà l'axe de rotation du roulement ( 19) et-sont disposées sur un ni- veau radial sensiblement identique. Unité de roulement selon l'une des reven- dications précédentes, caractérisée en ce que l'unité de coulissement ( 26, 26 ') porte l'anneau intérieur ( 19 ") du roulement ( 19). 6 Unité de roulement selon l'une des reven- dications précédentes, caractérisée en ce que l'unité de coulissement ( 26) est composée de deux douilles ( 24, 25) entre lesquelles est emmanché l'anneau intérieur ( 19 ") du roulement ( 19). 7 Unité de roulement selon l'une des reven- dications 1 à 5, caractérisée en ce que l'unité de coulisse- ment ( 26 ') est formée d'une douille ( 51) et d'un anneau d'arrêt ( 53) entre lesquels l'anneau intérieur ( 19 ") du roulement ( 19) est emmanché. 8 Unité de roulement selon la revendication 6, caractérisée en ce que les douilles ( 24, 25) sont munies de surfaces de pression ( 30, 31) qui correspondent respecti- vement à des contre-surfaces ( 32, 33) d'un anneau d'étan- chéité ( 34, 35) en dégageant des chambres intermédiaires coni- ques ( 44, 47), des corps de pression étant disposés dans les chambres intermédiaires ( 44, 47). 9 Unité de roulement selon la revendication 7, caractérisée en ce que la douille ( 51) est munie de sur- faces de pression ( 62) qui correspondent à des contre-::ur- faces ( 64) d'un anneau d'étanchéité ( 55) en dégageant une chambre intermédiaire conique ( 60), au moins un corps de pression étant disposé dans les chambres intermédiaires ( 60). 10 Unité de roulement selon l'une des reven- dications précédentes, caractérisée en ce que l'anneau extérieur ( 19 ') du roulement ( 19) est fixé axialemert corps annulaire ( 22, 22 ') à l'aide d'une collerette d'a:rr-t ( 23, 23 '). 11 Unité de roulement selon la revendica;w s , caractérisée en ce que le corps annulaire ( 22, 22 ') et la collerette d'arrêt ( 23, 23 ') sont munis de surfaces de pression ( 42, 43, 63) qui correspondent respectivement à des contre-surfaces ( 40, 41, 65) d'un anneau d'étanchéité ( 38, 39, 56) en dégageant des chambres intermédiaires coni- ques ( 46, 45, 61), des corps de pression étant disposés dans les chambres intermédiaires ( 46, 45, 61).