Brevet FR2524100A1 — publié le 19830930

L'invention concerne un déflecteur d'eau perfectionné destiné à être utilisé dans des paliers à pellicule d'huile utilisés dans des laminoirs. Comme décrit, par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 4 071 255, des déflecteurs d'eau comprennent classiquement des éléments circulaires en élastomère appliqués extérieurement sur les bagues extérieures d'étanchéité de paliers à pellicule d'huile. La figure 1 des dessins annexés et décrits ci-après _ représente un tel agencement dans lequel le cylindre 10 présente une face extrême 12 reliée parun tronçon inter- médiaire conique 14 à un tronçon 16 de diamètre réduit entouré d'un manchon 18 Ce dernier est claveté ou autre- ment fixé sur le tourillon du cylindre et il tourillonne dans un coussinet 20 fixé à l'intérieur d'une empoise 22. De l'huile est appliquée en continu entre le manchon et le coussinet, et un dispositif d'étanchéité, indiqué globalement en 24, entoure le tronçon conique intermédiaire 14 afin d'empêcher l'huile de s'échapper du palier et d'empêcher également de l'eau de refroidissement, appliquée extérieurement, et des imnrretés entraînées, telles que de la crasse, de la poussière, des pailles d'oxyde de fer des battitures, etc, de pénétrer dans le palier. Le dispositif 24 d'étanchéité comprend un joint 26 de tourillon à lèvres flexibles et un joint annulaire intérieur 28 portés tous deux par le cylindre afin de tourner avec lui, ainsi qu'une plaque extrême 30 d'étan- chéité, un joint annulaire extérieur 32 et un déflecteur d'eau 34, tous fixés par rapport à l'empoise 22 Ce dis- positif d'étanchéité est bien connu de l'homme de l'art et il ne nécessite donc que peu, voire pas, d'explication, sauf peut-être en ce qui concerne le déflecteur d'eau 34 et le joint annulaire extérieur 32. Le rôle principal du déflecteur d'eau est d'établir une première ligne de protection contre l'intro- duction indésirée et risquant d'être destructrice de l'eau de refroidissement et des impuretés entraînées, dans le palier Le rôle du joint annulaire extérieur 32 est légèrement plus diversifié Cet élément coopère avec le joint annulaire intérieur 28 pour établir un labyrinthe d'étanchéité aboutissant à une ouverture 32 a de purge. Le joint annulaire extérieur sert également de support pour le déflecteur d'eau 34 posé extérieurement Cependant et de plus, lorsque l'on démonte le palier du tourillon _ du cylindre, le joint annulaire extérieur 32 porte contre le joint annulaire intérieur 28 et exerce à travers lui une force suffisante pour retirer à la fois le joint annu- laire intérieur et le joint 26 du tourillon du cylindre. De plus, il convient de noter que pendant le laminage, le tourillon situé sur le côté du cylindre non soumis à une poussée tend à se déplacer ou à "flotter" axialement par rapport à l'empoise 22 sous l'effet de la dilatation thermique, des tolérances mécaniques, etc S'il est maintenu dans des limites acceptables, ce flottement axial ne risque pas d'endommager le palier L'importance du joint annulaire extérieur 32 à cet égard est qu'il sert de butée contre laquelle la face extrême 12 du cylindre peut porter afin de limiter le flottement axial et de protéger ainsi les éléments intérieurs du palier des détériorations pouvant autrement se produire. Pour que le déflecteur d'eau 34 constitue un joint efficace, sa lèvre élastique 34 a doit être en contact étanche continu avec la face extrême 12 du -3 cylindre Cependant, ceci limite l'amplitude à laquelle les cylindres peuvent être reprofilés pour rattraper l'usure normale Par exemple, dans l'agencement montré sur la figure 1, il est impossible de réduire le diamètre du cylindre à moins de D 1 sans détruire l'étanchéité établie entre la lèvre 34 a du déflecteur d'eau et la face extrême 12 du cylindre En l'absence de cette limitation, le cylindre pourrait être soumis à des réductions supplé- mentaires de diamètre, jusqu'à environ la dimension indi- quée en D 2, accroissant ainsi notablement la durée de vie utile du cylindre. Pour augmenter la durée de vie utile du cylindre, les techniciens des paliers ont proposé un déflecteur d'eau d'une autre conception, du type montré sur la figure 2 Essentiellement, cette conception élimine le joint annulaire extérieur (indiqué en 32 sur la figure l) en faveur d'un déflecteur d'eau modifié, indiqué globale- ment en 36 et comprenant un élément 38 en élastomère lié à un embouti métallique circulaire 40 qui le renforce. Bien que-cette conception permette une réduction supplé- mentaire avantageuse du diamètre du cylindre jusqu'à la dimension D 2, elle est affectée d'autres graves défauts. Un point relativement important est la fragilité relative de l'embouti métallique circulaire 40 par rapport au joint extérieur annulaire 32 de l'agencement de la figure 1. Bien que l'embouti métallique 40 puisse exercer la force demandée pour retirer le joint annulaire intérieur 28 et le joint 26 du tourillon pendant le démontage du palier, il n'est pas assez robuste pour assumer la fonction d'une butée limitant le flottement Ainsi, lorsque le cylindre tend à flotter excessivement, de sorte que sa face extrême vient porter contre le déflecteur d'eau 36, l'embouti métallique 40 est soumis à une déformation et, étant donné que cet embouti n'est pratiquement pas élastique, la déformation est permanente Il en résulte non seulement un endommagement irréparable du déflecteur d'eau, mais également l'apparition du risque de détérioration d'autres éléments intérieurs du palier lorsque le cylindre flotte au-delà des limites de sécurité. Pour éviter ces problèmes, les spécialistes des paliers ont proposé une autre modification telle que montré sur la figure 3 Dans ce cas, le déflecteur d'eau 42 comprend comme précédemment un élément 44 en élastomère lié à un embouti métallique 46 qui le renforce L'embouti est monté dans un évidement 48 situé dans une plaque extrême de joint, et un épaulement 50 en saillie de cette plaque extrême sert de butée de limitation du flottement. L'embouti 46 possède comme précédemment une rigidité suffisante pour exercer la force de traction demandée sur le joint annulaire intérieur et le joint du tourillon. Bien que cette troisième forme de réalisation_ constitue un perfectionnement par rapport à celles-montrées sur les figures 1 et 2, elle souffre également de graves défauts Par exemple, l'embouti métallique 46 reste non élastique, relativement fragile et donc sujet à une détérioration permanente pendant le montage du palier sur le tourillon du cylindre Ainsi, en cas de défaut d'aligne- ment entre le palier et le tourillon du cylindre pendant le montage, l'extrémité du cylindre peut entrer en contact avec le déflecteur d'eau 42, provoquant une déformation permanente de l'embouti métallique 46 de renfort Dans ce cas, l'efficacité du déflecteur d'eau en est affectée, ce qui nécessite son remplacement immédiat Un autre inconvénient de cette forme de réalisation, ainsi de celle montrée sur la figure 2, est qu'il est extrêmement difficile d'obtenir une liaison fiable entre la partie en élastomère du déflecteur d'eau et la partie métallique de renfort. L'expérience a montré que l'attaque par le fluide de re- froidissement, associée aux forces de torsion élevées auxquelles le déflecteur d'eau est soumis, provoque souvent une destruction de cette liaison, ayant pour effet d'arra- cher la partie en élastomère de l'embouti en métal Lors- que ceci se produit, l'efficacité du déflecteur d'eau est détruite et un remplacement immédiat est nécessaire. L'invention a pour objectif principal un déflecteur d'eau perfectionné qui présente les avantages des déflecteurs d'eau antérieurs modifiés, décrits précé- demment, tout en supprimant en même temps les problèmes et les inconvénients qui leur sont associés A cet effet, le déflecteur d'eau selon l'invention est réalisé d'une seule pièce comprenant une aile ou lèvre de montage s'éten- dant radialement et reliée, par son bord intérieur, à une aile ou lèvre d'étanchéité s'étendant angulairement vers l'extérieur et réalisée d'une seule pièce avec l'aile de montage Cette dernière est conçue pour être fixée dans un évidement ménagé dans la plaque extrême d'étanchéité et pour constituer le seul moyen supportant et maintenant l'aile d'étanchéité en contact avec la face extrême du cylindre L'aile de montage et l'aile d'étanchéité peuvent fléchir élastiquement, l'aile de montage ayant une rigidité propre supérieure à celle de l'aile d'étanchéité. De préférence, le déflecteur d'eau selon l'in- vention est réalisé d'une seule pièce moulée en élastomère présentant une surface extérieure sensiblement homogène. Dans la forme préférée de réalisation, la plus grande rigidité de l'aile de montage provient d'une dureté rela- tivement plus grande, mesurée au duromètre, que celle de l'aile d'étanchéité Dans une autre forme de réalisation, la plus grande rigidité de l'aile de montage est obtenue par l'enrobage d'éléments de renfort dans la masse de l'aile. 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 transversale par- tielle d'un ensemble à palier utilisant une forme de déflecteur d'eau classique; les figures 2 et 3 sont des coupes analogues à celles de la figure 1, montrant d'autres dispositifs classiques à déflecteur d'eau; la figure 4 est une coupe transversale par- tielle d'un ensemble à palier utilisant le déflecteur d'eau perfectionné selon l'invention; la figure 5 est une coupe transversale à échelle agrandie du déf lecteur dd'eau de la figure 4; la figure 6 est une coupe transversale du déflecteur d'eau de la figure 4, à échelle réduite, montrant comment ce déflecteur peut être déformé par entrée en contact avec l'extrémité du cylindre dans le cas o le palier et le tourillon du cylindre ne sont pas correctement alignés pendant l'assemblage; la figure 7 est une coupe transversale, à échelle réduite, montrant le déflecteur d'eau qui exerce une force de traction sur le joint annulaire intérieur et sur le joint de tourillon pendant que l'ensemble à palier est retiré du tourillon du cylindre; et la figure 8 est une coupe transversale d'une variante du déflecteur d'eau selon l'invention. La figure 4 représente en 52 le déflecteur d'eau perfectionné selon l'invention disposé entre la face extrême 54 d'un cylindre 56 et la plaque extrême d'étan- chéité 58 d'un dispositif d'étanchéité indiqué globalement en 60 De même que dans les formes de réalisation anté- rieures décrites précédemment, le cylindre comporte un tronçon intermédiaire conique 62 aboutissant à un tronçon extrême 64 de diamètre réduit, entouré d'un manchon 66 qui tourillonne dans un coussinet 68 logé dans une empoise 70. De l'huile de lubrification est appliquée, comme décrit précédemment, en continu entre le manchon 66 et le coussinet 68 En plus de la plaque extrême 58 d'étan- chéité et du déflecteur d'eau 52, le dispositif 60 d'étan- chéité comprend un joint annulaire intérieur 72 et un joint élastique 74 à lèvres pour le tourillon, ces deux joints tournant avec le cylindre 56 Les éléments du dispositif d'étanchéité agissent de façon classique afin de retenir l'huile de lubrification à l'intérieur du palier et d'empêcher la pénétration d'eau de refroidisse- ment et d'impuretés entraînées. Le déflecteur d'eau 52 est constitué d'une pièce circulaire moulée en élastomère Ainsi qu'on peut mieux le voir sur la figure 5, le déflecteur d'eau 52 comporte une aile 76 de montage s'étendant radialement et reliée par son bord intérieur 78, à une aile ou lèvre 80 d'étan- chéité, s'étendant obliquement vers l'extérieur et réalisée d'une seule pièce avec l'aile de montage Comme_ montré sur la figure 4, l'aile 76 de montage est conçue pour être logée dans un évidement 82 de la plaque extrême 58 d'étanchéité o elle est entourée d'un épaulement axial 84 qui sert de butée de flottement Des trous appro- priés 86 sont ménagés dans l'aile 76 de montage pour permettre le passage d'organes filetés 88 utilisés pour la fixation du déflecteur d'eau en position. L'aile 76 de montage et l'aile 80 d'étanchéité sont moulées d'une seule pièce dans le même moule, soit à partir d'un élastomère commun tel que, par exemple, du caoutchouc nitrile, soit à partir d'élastomères diffé- rents Cependant, dans chaque cas, il est conféré volon- tairement, à l'aile de montage, une dureté qui, mesurée au duromètre est supérieure à celle de l'aile d'étanchéité. Des plages typiques de dureté, mesurées au duromètre pour les ailes sont comprises entre environ 70 et 80, en dureté Shore D pour l'aile 76 de montage, et entre environ 60 et 70, en dureté Shore A, pour l'aile 80 d'étanchéité Il en résulte une plus grande rigidité de l'aile 76 de montage que de l'aile 80 d'étanchéité, bien que les deux ailes puissent fléchir élastiquement, et qu'elles possèdent une "mémoire", c'est-à-dire une aptitude à revenir dans leurs formes initiales après avoir été déformées Ainsi, l'aile 76 de montage peut subir des déformations du type montré sur la figure 6 lorsque l'extrémité du cylindre porte accidentellement contre le déflecteur d'eau pendant le montage du palier, et elle peut revenir dans sa forme initiale Cependant, pour la même raison, l'aile de montage possède une rigidité propre suffisante pour exercer la force de traction nécessaire pour retirer axialement le joint annulaire intérieur 72 et le joint 74 du tourillon au moment o le palier est démonté du tourillon du cylindre, comme montré sur la figure 7. Etant donné que l'aile 76 de montage et l'aile_ d'étanchéité sont moulées d'une seule pièce en une matière commune, les surfaces extérieures du déflecteur d'eau sont sensiblement homogènes et ne présentent aucune jonction apparente entre l'élastomère et un métal Les problèmes de l'art antérieur concernant la faiblesse des liaisons sont donc totalement évités. Tous ces avantages sont obtenus à un coût rela- tivement bas par rapport aux dispositifs antérieurs qui comprennent des emboutis métalliques coûteux utilisés comme éléments de renfort. La figure 8 représente en 90 une autre forme de réalisation du déflecteur d'eau selon l'invention Dans ce cas la plus grande rigidité de l'aile 92 de montage est obtenue par l'enrobage d'éléments 94 de renfort dans la masse de l'aile Les éléments de renfort peuvent comprendre des fils métalliques ou d'autres éléments non métalliques appropriés, capables de conférer la rigidité souhaitée. Comme précédemment, l'aile 92 de montage et l'aile 96 d'étanchéité peuvent fléchir élastiquement, et les surfaces extérieures du déflecteur d'eau sont sensiblement homogènes et ne présentent aucune jonction entre l'élastomère et un métal. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au déflecteur d'eau décrit et repré- senté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Déflecteur d'eau circulaire destiné à un laminoir dans lequel le tourillon d'un cylindre ( 56) est monté de façon à pouvoir tourner dans un palier à pellicule d'huile logé dans une empoise ( 70), un dispositif ayant une rigidité supérieure à celle de l'aile d'étanchéité. 2 Déflecteur d'eau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est réalisé d'une seule pièce moulée en élastomère. 3 Déflecteur d'eau selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il présente une surface extérieure homogène. 4 Déflecteur d'eau selon l'une des reven- dications 2 et 3, caractérisé en ce que l'aile de montage présente une dureté, mesurée au duromètre, supérieure à celle de l'aile d'étanchéité. Déflecteur d'eau selon l'une des reven- dications 2 et 3, caractérisé en ce que l'aile de montage ( 92) renferme intérieurement des éléments ( 94) de renfort venus de moulage dans cette aile. 6 Déflecteur d'eau selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'aile de montage est plane et d'une épaisseur sensiblement uniforme. 7 Déflecteur d'eau selon la revendication 6, caractérisé en ce que la plaque extrême d'étanchéité présente un évidement circulaire ( 82) tourné vers la face extrême du cylindre, l'aile de montage étant conçue pour être logée contre la base de cet évidement, parallèlement à la face extrême du cylindre. 8 Déflecteur d'eau selon la revendication 7, caractérisé en ce que la profondeur axiale de l'évide- ment est supérieure à l'épaisseur de l'aile de montage -