Brevet FR2552841A1 — publié le 19850405

La présente invention concerne un joint tournant à distribution sectorielle, tout particulièrement destiné à être monté dans l'arbre de support d'un outil rotatif afin de permettre l'accès d'un fluide jusqu'à cet outil. En effet, lors de l'utilisation de certains outils tels notamment que les têtes d'abattage de haveuse travaillant horizontalement, il est nécessaire de refroidir les pics d'abattage en leur injectant de l'eau sous pression pendant leurs phases de travail, ce qui suppose que 10 seuls les pics d'abattage qui se trouvent en regard de la roche à abattre sont alimentés en eau. La distribution d'eau s'effectue normalement à travers l'arbre qui supporte les têtes d'abattage, par un conduit fixe qui doit être relié à la tête rotative par 15 un joint assurant à la fois l'étanchéité de la distribution et la distribution locale aux pics situés sur un secteur déterminé de la tête. La présente invention a donc pour but de réaliser un joint tournant qui permette de répondre à ces exi20 gences en assurant une distribution parfaitement étanche sur un secteur bien déterminé et, en outre, soit susceptible d'être utilisé pendant une durée prolongée. Dans ce but l'invention a pour objet un joint tournant qui comporte un boîtier creux rotatif, dont le 25 couvercle porte une glace de distribution, et un arbre creux d'alimentation en liquide, qui est fixe, traverse le fond du boîtier et comporte à l'intérieur de celui-ci une tête supportant une seconde glace de distribution qui est maintenue en contact étanche avec la glace rotative, 30 une garniture mécanique étant également montée entre la tête de l'arbre et le fond du boîtier et la tête de l'arbre comportant un conduit de mise en communication de l'intérieur du boîtier avec celui de l'arbre,dans lequel la glace fixe comporte une lumière arquée qui débouche dans un orifice central constituant l'extrémité d'un conduit d'alimentation traversant axialement toute la longueur de l'arbre et qui relie ainsi en permanence plusieurs des trous de la glace rotative à ce conduit d'ali5 mentation. Dans un tel dispositif l'alimentation en liquide s'effectue directement par un conduit axial, sans obstacle jusqu'aux trous de la glace de distribution En conséquence, la garniture mécanique formée par les deux gla10 ces de distribution est soumise à la même pression sur ses faces interne et externe, ce qui permet d'annuler les contraintes mécaniques qui seraient préjudiciables au bon maintien des qualités géométriques des faces de frottement des glaces. En outre, la forme particulière de la lumière arquée de la glace fixe détermine un secteur de distribution constant correspondant à un nombre déterminé de trous, tandis que les autres trous sont fermés de manière étanche. Selon un mode de réalisation préféré, la lumière arquée de la glace fixe est prolongée à chacune de ses extrémités par une portion en arc de cercle dont la largeur correspond sensiblement au rayon des trous de distribution Les deux portions extrêmes de cette lumière 25 correspondent ainsi respectivement à une ouverture et à une fermeture progressives des trous, ce qui améliore la qualité du refroidissement des pics correspondants. La description ci-dessous d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux 30 dessins annexés, fera d'ailleurs ressortir les avantages et caractéristiques de l'invention. Sur ces dessins: la fig 1 est une vue en perspective d'une tête de havage munie d'un joint tournant selon l'invention; la fig 2 est une vue en coupe longitudinale, à plus grande échelle, du joint tournant; la fig 3 est une vue de face de la glace de distribution fixe. Comme le montre la figure 1, une haveuse 1 comporte généralement deux têtes d'abattage coniques, respectivement 2 et 4, montées rotatives sur un axe horizontal porté par un bras oscillant 6 A l'intérieur du bras 6 passent, non seulement les organes d'entraînement des têtes 10 d'abattage 2 et 4, mais également des conduits d'alimentation en eau de ces têtes D'une façon classique, ces conduits se prolongent dans l'arbre horizontal 8 de support des têtes 2 et 4 par un conduit 10. Par conséquent à chacune des extrémités de l'arbre 15 8 est ménagée une cavité 12 destinée à recevoir un joint tournant 16 permettant la distribution de l'eau de refroidissement aux buses des pics d'abattage 14 portés par la tête 2 ou 4 correspondante. Chacun des joints tournants 16 (fig 2) est formé 20 par un boîtier 18 qui, rendu solidaire de l'arbre 8, est logé dans la cavité 12 Le boîtier 16 est fermé à l'extérieur de cette cavité par un couvercle 20 et se prolonge à son extrémité opposée par un manchon 22 emboîté de manière étanche dans l'alésage 24 de l'arbre 8,qui contient 25 le conduit 10 d'alimentation en eau. Le couvercle 20 est percé d'un certain nombre de trous 26 qui traversent toute son épaisseur et sont prolongés par les trous correspondants 28 d'une glace de distribution 30 fixée sur lui par des pions 32 La glace 30 28 coopère avec une seconde glace 34 montée dans un support 36 susceptible de se déplacer axialement dans la tête 38 d'un arbre fixe 40 emboîté dans l'extrémité du conduit 10 et solidaire en rotation de ce dernier Un ressort 42 tend à écarter le support 36 de la tête 38 et, par suite, à appliquer la glace 34 contre la galce 28 de manière étanche. La tête 38 est centrée dans l'alésage interne du boîtier 12 grâce à un manchon 42 immobilisé en rotation par des ergots 44 Cette tête 38 a une surface extérieure étagée et comporte, par suite, entre le manchon 42 et le fond 23 du boîtier des parties de plus petit diamètre sur lesquelles est monté une garniture mécanique 46 dont le grain fixe 48 est porté par une bague 49 disposant d'un 10 jeu axial par rapport à la tête 38, tandis que le grain mobile 50 est monté dans le fond 23 du boîtier 18 L'arbre traverse avec jeu les grains fixe et mobile 48 et 50 et traverse le fond 23 ainsi que le manchon 22 pour s'emboîter dans l'extrémité du conduit 10 dont il est soli15 daire en rotation Une bague autolubrifiante 52, suivie d'un joint à double lèvre 54,assure l'étanchéité entre l'arbre 40 et le manchon 22. Par suite, le liquide, et notamment l'eau, arrivant par le conduit 10 traverse le conduit intérieur 56 de l'arbre 40, puis un alésage 58 du support 36, pour pénétrer dans l'orifice central 60 de la glace de distribution 34 Il peut alors pénétrer dans une lumière arquée 62 ménagée dans cette glace 34. Comme le montre la figure 3, la lumière 62 a la forme d'un secteur de cercle, de sorte qu'elle communique largement avec l'orifice central 60 Elle est en outre prolongée à chacune de ses extrémités par une portion 63, 64, également arquée et de plus faible largeur La longueur angulaire du secteur 62 est choisie de façon à cor-30 respondre à plusieurs des trous 28 de la glace 30. Dans le mode de réalisation représenté, la glace comporte huit trous 28, le secteur 62 s'étend sur un arc de 120 , de façon à correspondre toujours simultanément à trois trous 28 et chacune des portions 63, 64 35 forme un arc de 30 De cette manière, les trois trous 28 sont alimentés quasi directement et transmettent l'eau reçue,par les trous 26 correspondan%,aux buses des pics d'abattage se trouvant sur le secteur correspondant de la tête. Au fur et à mesure de la rotation de cette dernière, les trous 28 entraînés avec le boîtier 12 et l'arbre 8 passent successivement devant la lumière 62, et les pics correspondants sont successivement arrosés. Bien entendu, l'angle du secteur 62 est choisi de 10 façon à correspondre à la surface de la roche en cours de taille, de sorte que tous les pics en action sont refroidis Toutefois, comme le montre la figure 3, pendant que trois trous 28 sont totalement ouverts en regard de la lumière 62, deux autres trous 28 a, 28 b se trouvent en 15 regard des extrémités étroites des prolongements 63 et 64 de cette lumière et permettent une alimentation limitée d'un autre groupe de pics Lors de la rotation de la tête, le trou 28 a se rapproche progressivement de la partie large de la lumière 62, tandis que le trou 28 b quitte 20 cette lumière et se trouve fermé On constate ainsi que pendant toute la rotation de la tête, il y a toujours une section de passage du fluide qui correspond à au moins trois trous complets, l'agrandissement progressif du passage à travers le trou 28 a correspondant à la réduction progressive d'un trou opposé. L'arrosage peut ainsi être progressif en même temps que précis. Tout autour de la lumière 62 les glaces 30 et 34 sont maintenues en contact étroit à la fois par l'action 30 du ressort 42 et par la pression du fluide dans le boîtier 18 Cette pression est pratiquement égale à celle qui règne à l'intérieur du conduit 56, 58 d'alimentation en eau, grâce à la présence de passages 66 ménagés dans le support 36, radialement, de façon à assurer la mise en communication du volume interne du boîtier et du conduit d'alimentation 10 Grâce à cette disposition, la pression sur les surfaces intérieure et extérieure de la garniture mécanique 28, 34, est la même ce qui limite les risques de détériorations des glaces. Par ailleurs, le support 36 comporte un prolongement cylindrique de plus petit diamètre, 37, qui est emboîté dans un évidement 68 de la tête 38, avec un certain jeu Un pion 70, fixé dans la tête 38 et pénétrant dans o 10 une lumière 72 de la surface externe du manchon 37, rend ces deux organes solidaires en rotation tout en leur permettant de disposer d'un certain jeu dans toutes les directions La lumière 72 est ménagée dans une portion de diamètre légèrement réduit, qui est voisine d'un disposi15 tif d'étanchéité formant rotule 74. Comme le montrent les dessins, ce dispositif 74 est monté à l'intérieur d'un logement 76 ménagé dans la paroi latérale de l'évidement 68, et comporte un joint torique 78 dont le diamètre est supérieur à celui de l'évidement Le joint 78 est maintenu entre deux bagues annulaires 80, tandis que le bord extérieur de l'évidement 68 est chanfreiné en 82 Grace à cette disposition, le prolongement 37 peut pivoter d'un certain angle à l'intérieur de l'évidement 68 sous l'effet des efforts 25 exercés par la glace 30 sur la glace 34, ce qui permet aux deux glaces de rester rigoureusement parallèles entre elles et, par suite, d'assurer une étanchéité rigoureuse autour de la lumière 62 Les risques de fuite par les trous 26 ne se situant pas en face de la lumière 62, sont 30 ainsi réduits à un minimum. De la même manière, la tête 38 est traversée par des passages radiaux 86 qui mettent en communication l'alésage 56 de l'arbre 40 avec le volume interne du boîtier 18, les fuites de l'eau en direction du manchon 22 étant empêchées par la garniture mécanique 46 Un conduit de récupération des fuites, 88, est toutefois ménagé dans la paroi du boîtier 18 et du fond 23, de façon à communiquer avec l'espace annulaire séparant la surface externe de l'arbre 40 du manchon 22. En outre, la bague 49, qui porte le grain fixe 48 de la garniture mécanique 46, est montée sur la tête 38 au moyen d'un joint torique 90 qui joue le rôle de rotule, de la même manière que le joint 74 La garniture 46 assure 10 ainsi une étanchéité rigoureuse entre l'arbre 40 et le fond du boîtier 23, en rattrapant tous les défauts de parallélisme entre les différents organes. On obtient ainsi un arrosage extrêmement précis des pics d'abattage ou autres, pendant leurs phases de travail La zone arrosée peut d'ailleurs être facilement réglée en faisant varier la position de la lumière 62 autour de l'axe de l'arbre 40 En effet, l'arbre 40 est monté dans le conduit 10 par l'intermédiaire de cannelures en étoile 92 Ces cannelures étant dirigées axiale20 ment, l'ensemble du joint tournant, c'est-à-dire de l'arbre 40 et du boîtier 18, peut être retiré de la cavité 12, après enlèvement des vis de fixation 94, par un simple mouvement de translation Une rotation de l'ensemble du joint autour de son axe, d'un angle correspondant à 25 une ou plusieurs cannelures 92, suffit pour orienter la lumière 62 et, par suite, la distribution de liquide-de la manière désirée L'ensemble du joint 16 est ensuite réintroduit dans la cavité 12, l'arbre 40 s'emboîtant dans le conduit 10, tandis que la remise en place des 30 vis 94 immobilise le boîtier 18. Le joint est alors prêt à être utilisé à nouveau. REVENDICATIONS 1 Joint tournant à distribution sectorielle, comportant un boîtier rotatif ( 18) dont le couvercle ( 20) porte une glace de distribution, et un arbre creux ( 40) d'alimentation en liquide, qui est fixe, traverse le fond du boîtier et comporte, à l'intérieur de celui-ci, une tête ( 38) supportant une seconde glace de distribution qui est maintenue en contact étanche avec la glace rotative, une garniture mécanique ( 46) étant également montée entre la tête de l'arbre et le fond du boîtier, et la tête de l'arbre comportant un conduit de mise en communication de l'intérieur du boîtier avec celui de l'arbre, caractérisé en ce que la glace fixe ( 34) comporte une lumière arquée ( 62) qui débouche dans un orifice central ( 60) constituant l'extrémité d'un conduit d'alimentation 15 traversant axialement toute la longueur de l'arbre ( 40) et qui relie ainsi, en permanence, plusieurs des trous ( 28) de la glace rotative à ce conduit d'alimentation. 2 Joint suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la glace fixe ( 34) est montée dans la tête ( 38) 20 de l'arbre ( 40) par l'intermédiaire d'un support ( 36) qui est solidaire en rotation de la tête ( 38), mais dispose d'un léger jeu dans les autres directions par rapport à cette dernière. 3 Joint suivant la revendication 2, caractérisé 25 en ce que le support ( 36) comporte un prolongement ( 37) monté dans un évidement ( 68) de la tête ( 38) par l'intermédiaire d'un joint torique ( 78),formant rotule et dispositif d'étanchéité, un jeu existant entre le prolongement ( 37) et l'évidement ( 68). 4 Joint suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le bord extérieur de l'évidement ( 68) est chanfreiné (en 82)-. Joint suivant l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la lumière ( 62) de la glace fixe forme un secteur d'anneau communiquant avec l'orifice central ( 60) de la glace et prolongé à chacune de ses extrémités par une portion arquée (respectivement 63, 64). 6 Joint suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le secteur central de la lumière ( 62) a une longueur circonférentielle telle qu'il correspond à l'ouverture d'au moins trois trous ( 28) de la glace rotative. 10 7 Joint suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la glace rotative comporte huit trous ( 28), et en ce que le secteur central de la lumière arquée ( 62) de la glace fixe s'étend sur un arc de 120 et est prolongé à chacune de ses extrémités par un arc étroit de 30 . 8 Joint suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre creux d'alimentation ( 40) est emboîté dans le conduit d'alimentation ( 10) de la machine par l'intermédiaire de cannelures axiales en étoile ( 92) permettant son démontage par translation 20 et son emboîtement dans plusieurs positions angulaires.