Brevet FR2613702A1 — publié le 19881014

ROULEAU POUR CONVOYEUR A ACCUNULATION DE CHARGES DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne un rouleau pour convoyeur du type dit "à accumulation de charge", c'est-à-dire dans lequel les charges transportées peuvent à certains moments, être arrêtées et s'accumuler sur une certaine portion du convoyeur, sans qu'il en résulte de dommages pour les charges elles-mêmes et pour les rouleaux du convoyeur. ETAT DE LA TECHNIQUE Les convoyeurs à rouleaux sont d'un usage courant pour transporter des charges entre deux points situés à des niveaux peu différents. Les types les plus courants sont à rouleaux commandés, c'est-à-dire que chaque rouleau est mis en rotation par un moyen qui est le plus souvent une chaine agissant sur un pignon denté à une des extrémités de chaque rouleau. Ce type de convoyeur est décrit, par exemple, dans l'ouvrage "Techniques de 1'Ingénieur, tome A5-II, article A.958, pages 3-14. Ces convoyeurs permettent dans une certaine mesure l'accumulation des charges à l'arrêt devant un obstacle accidentel ou un dispositif de blocage pour mise en attente des charges. Les rouleaux continuent donc à tourner sous les charges immobilisées, ce qui peut entrainer une usure rapide des rouleaux et/ou une déterioration des charges. En outre, l'arrivée de nouvelles charges en amont augmente la poussée sur le système de blocage qui risque d'être endommagé. On a déjà proposé un certain nombre de solutions pour résoudre le problème de l'accumulation des charges. On peut les grouper en deux catégories; celles qui font appel à une détection de l'accumulation des charges, (par exemple par voie optique), suivie d'un arrêt de la rotation des groupes de rouleaux concernés (coupure du courant sur le moteur) et celles qui consistent à interposer un organe débrayable entre l'organe moteur et les rouleaux sur lesquels les charges sont immobilisées. La présente invention relève de ce deuxième genre de solution. L'un des modes de réalisation les plus connus consiste à réaliser les rouleaux en deux parties coaxiales: L'élément central entrainé, et une jupe périphérique, continue ou constituée par une pluralité de bagues, dont le coefficient de frottement avec élément entrainé est ajusté de façon que la jupe (ou les bagues en contact avec la charge) cesse d'être entrainée. Dans une réalisation industrielle relativement répandue, l'élément central est en acier et la jupe, ou les bagues, en fonte. L'usure progressive des éléments par la friction entraine des coûts d'entretien relativement importants. En outre, le redémarrage des charges arrêtées ne s'effectue pas toujours de façon instantanée. On connait aussi des embrayages électro-magnétiques, dont le coût d'installation est élevé, et des accouplements à griffes ou à friction, que l'on trouve décrits, par exemple dans le certificat d'utilité FR-A 2 246 472, dont la complexité pose des problèmes de coût et d'entretien. Dans le cas présent, le problème à résoudre était celui du transport d'anodes carbonées précuites, aestinées aux cuves Hall-Héroult pour la production d'aluminium par électrolyse ignée, entre le four de cuisson, les emplacements de stockage intermédiaire et le chantier de scellement des rondins de suspension.Le poids unitaire de ces anodes est de l'ordre de plusieurs centaines de kilogrammes, et leur température peut encore dépasser 1000C lorsqu'elles viennent d'être extraites des chambres de refroidissement du four de cuisson. I1 fallait donc concevoir un dispositif d'accumulation en bout de convoyeur n'entrainant ni usure rapide des rouleaux, ni déterioration des anodes, supportant une température pouvant atteindre et même dépasser 100 C, et dont le coût d'installation et d'entretien soit compatible avec les exigences économiques de la production d'aluminium. OBJET DE L'INVENTION L'objet de l'invention est un rouleau pour convoyeur à accumulation de charges, caractérisé en ce que l'élément moteur et l'élément porteur sont reliés par une liaison à friction visqueuse, de telle sorte que, lorsque rien ne s'oppose à leur progression, les charges sont entrainées de façon normale, mais dès qu'elles sont immobilisées, par un obstacle les éléments porteurs correspondant cessent d'être entrainés en rotation par l'élément moteur, l'entrainement des charges reprenant, de façon quasi-instantanée, dès que l'obstacle a disparu. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'élément moteur et l'élément porteur (jupe) sont coaxiaux, et couplés par deux roulements étanches. La substance visqueuse étant confinée dans l'espace délimité par la surface externe de l'élément moteur et la surface interne de l'élément porteur jupe), entre les roulements. L'élément moteur comporte une bague annulaire portant à sa périphérie, une pluralité de secteurs cylindriques qui coopèrent avec un alésage axial de l'élément porteur; l'élément porteur est muni d'une pluralité de doigts, d'axe parallèle à 1'axe commun XX' des éléments moteur et porteur, faisant saillie, l'alésage entre la périphérie de l'élément moteur et les secteurs cylindriques, l'espace libre confiné entre l'élément moteur et l'élément porteur étant rempli d'une substance visqueuse. Selon un second mode de réalisation de l'inventeur, l'élément moteur est disposé à l'une des extrémités de l'élément porteur. Dans ce cas l'élément porteur est muni, à son extrémité motrice d'une bague supportant une pluralité de secteurs périphériques coopérant avec l'alésage axial d'un organe d'entrainement, couplé avec la bague par deux roulements, l'organe d'er rainement étant muni d'une pluralité de doigts d'axe parallèle à l'axe commun XX', faisant saillie, dans l'alésage entre la périphérie de la bague et les secteurs cylindriques, l'espace libre confiné entre la bague et l'organe d'entrainement étant rempli d'une substance visqueuse. DESCRIPTION DES FIGURES Les figures 1, 2 et 3 illustrent l'invention. La figure 1 représente un premier mode de réalisation particulièrement simple, dans lequel la friction visqueuse s'exerce uniquement au niveau des roulements (1A), ou, en plus, entre arbre d'entrainement et jupe (fig. 1B). La figure 2 représente un mode de mise en oeuvre dans lequel la friction visqueuse s'exerce, en plus, entre une bague solidaire de l'arbre d'entrainement et un ou plusieurs doigt(s), ajustable(s), solidaire(s) de l'élément porteur qui supporte les charges. La figure 3 représente un mode de mise en oeuvre dans lequel le système de friction visqueuse a été incorporé dans le mécanisme classique d'entrainement du rouleau, à l'une de ses extrémités. Dans la description, on conviendra d'appeler "élément moteur" l'organe qui est constamment entrainé en rotation dès que le convoyeur est mis en marche, et "élément porteur" l'organe (simple ou multiple) qui supporte les charges, et dont la rotation peut cesser et reprendre en fonction des obstacles à l'avance des charges sur le convoyeur. Sur la figure 1, l'arbre de commande 1 agissant comme "élément moteur" est directement mis en rotation par un dispositif classique non représenté tel qu'un pignon denté coopérant avec une chaine qui assure également l'entrainement des autres rouleaux ou groupes de rouleaux "éléments porteurs" du convoyeur à partir d'un (ou plusieurs) moteurs électriques. L'entrainement des produits sur le convoyeur se fait par les rouleaux porteurs 2 coaxiaux avec l'arbre de commande, sur lequel ils sont fixés par l'intermédiaire de roulements à billes 3A et 3B. Dans le cas de la figue 1A, on a utilisé des roulements munis de moyens d'étanchéité 4, et préalablement remplis d'une substance de viscosité (ou "grade") élevée, par exemple, une graisse épaisse. Toutefois, la friction ainsi obtenue est relativement faible et risque d'être insuffisante pour le démarrage ou le redémarrage d'une charge lourde immobilisée sur les rouleaux, en raison du couple nécessaire pour cette mise en mouvement. La solution de la figure 1B est, pour cette raison, plus satisfaisante:le rouleau porteur 2 est usiné de façon à laisser un jeu suffisant avec l'arbre de commande, et on remplit de graisse épaisse 5 non seulement les roulements mais tout l'espace libre 6 entre le rouleau porteur 2 et l'arbre de commande 1. De cette façon, les surfaces en regard entre lesquelles s'exerce la friction visqueuse deviennent importantes, et le couple de démarrage, et a fortiori, le couple d'entraînement, atteignent des valeurs nettement plus élevées. Ces couples peuvent être augmentés en intercalant un obstacle entre l'arbre 1 et le rouleau 2, pour laminer la graisse 5. Le remplissage de graisse dans l'espace 6 peut s'effectuer par des moyens bien connus tels que les clapets de graissage sous pression à étanchéité assurée par une bille et un ressort. Selon la figure 2, le dispositif est amélioré en insérant, entre l'arbre de commande 1 (élément moteur) et le rouleau porteur 2 (élément porteur) une bague intermédiaire 7 solidaire de l'arbre 1 et dont la partie annulaire est constituée par une pluralité de secteurs cylindriques 7A, par exemple quatre dans le cas de la figure 2B, qui coopèrent avec l'alésage axial 7B. En outre, une pluralité de doigts 8 (par exemple trois dans le cas de la figure 2) sont fixés dans l'alésage du rouleau porteur 2, par exemple par pas de vis et filet. L'axe de ces doigts est parallèle à l'axe commun de l'arbre de commande 1 et du (ou des) rouleau porteur 2.Grâce à cette disposition, la graisse épaisse 5 qui remplit l'espace libre entre l'arbre 1 et le rouleau 2 subit une sorte de "laminage" entre les secteurs 7A et les doigts 8, d'une part et entre les doigts 8 et l'arbre de commande 1, d'autre part, ce qui augmente encore l'effet de friction visqueuse, dont le couple de démarrage ou de redémarrage. Si l'on prévoit un nombre inégal (et non multiple et sous multiple) de secteurs 7A et de doigts 8, il y a une forte probabilité pour qu'un secteur 7A et un doigt 8 se trouvent radialement en conjonction d'où obtention d'un couple de démarrage suffisamment élevé - mais ces conjonctions n'étant pas simultanées pour tous les secteurs 7A et les doigts 8, il n'en résultera pas une friction excessive qui pourrait continuer à entrainer le rouleau porteur 2 en rotation alors que la charge qu'il supporte est immobilisée. Un réglage de ce dispositif peut, le cas échéant, être effectué en jouant sur l'enfoncement du doigt 8 dans le logement fileté prévu dans l'alésage 7B du rouleau porteur 2. Dans le cas de la figure 3, le dispositif de friction visqueuse a été reporté à une extrémité de l'arbre de commande, et il s'interpose, non plus entre l'arbre de commande et le (ou les) rouleaux porteur, mais entre le pignon denté d'entrainement 9 (élément moteur) et le rouleau 10 (élément porteur) qui a, dans ce cas, une structure monobloc classique. Le dispositif de friction a une structure comparable à celui de la figure 2: La bague annulaire 11 est emmanchée et serrée sur l'épaulement 12 du rouleau 10. Elle porte une pluralité de secteurs 11A (p. ex. quatre) qui coopèrent avec un nombre (de préférence inégal ou nonmultiple par ex.3) de doigts 13, insérés dans l'alésage axial 11B du pignon 9, et d'axe parallèle à l'axe commun du pignon 9 et du rouleau 10. L'espace libre 5 est rempli de graisse épaisse au montage, le remplissage final, ou l'appoint périodique étant réalisé par une graisseur classique sous pression non représenté. Le fonctionnement est strictement identique à celui qui a été décrit dans le cas de la figure 2. On peut encore améliorer ce dispositif par adjonction de deux points d'étanchéité (14) (15), soit du type torique (O-ring), soit du type "Quad-sing", qui assurent un meilleur confinement de la graisse > plus sûr et plus durable dans les espaces 5 et 6. La nature de la graisse utilisée comme élément de friction visqueuse peut varier dans des limites assez larges. I1 faut toutefois tenir compte que beaucoup de graisse du type "savons métalliques'! ou "stéarates" ou des graisses du type "parafiniques", ou "polyurées" voient leur viscosité diminuer rapidement avec la température.Ce phénomène peut se révéler gênant si les charges transportées sont à une température sensiblement supérieure à l'ambiante (cas des anodes sortant des fours à cuire) ou si les périodes de fonctionnement en accumulation de charge (rouleaux bloqués), sont assez longues, ce qui provoque un échauffement dynamique de la graisse. I1 faut aussi tenir compte, dans des ateliers ou entrepôts largement ouverts sur l'extérieur, des écarts extrêmes entre les températures d'hiver et d'été, la proximité de sources de chaleur etc... Dans de tels cas, il est préférable d'utiliser des graisses fortement chargées en additifs stables à chaud, minéraux (graphite, sulfure de molybdène) ou organiques (polymères fluorocarbonés tels que le "TEFLON" (marque déposée), ou, si des considérations de prix de revient ne s'y opposent pas, des graisses ayant une faible variation de viscosité en fonction de la température telles que les graisses de silicones (polysiloxanes), chargées ou non.Enfin, le choix de "grade" ou degré de viscosité de la graisse choisi (exprimé par la viscosité dynamique en Pascal par seconde ou par la viscosité cinématique en centistobes ou mètres carrés par seconde dépendra largement - outre les conditions de températures - du type de charge circulant sur le convoyeur: une faible viscosité (p. ex 200 cst à 1000C). conviendra à des charges légères, une viscosité élevée (par ex 500 cst à 100oC) sera choisie pour des charges lourdes. Pour les graisses de silicone par ex. à base de diméthyl olysiloxane) le grade NLGI N' 2 donne les meilleurs résultats. EXEMPLE D'APPLICATION On a appliqué l'invention à un convoyeur à rouleaux dont chaque rouleau est commandé, de façon classique, par pignon denté et chaine, destiné au transport, sur une centaine de mètres, d'anodes carbonées d'un poids unitaire de 1150 kg, provenant d'un four de cuisson, et dont la température peut atteindre 180cl Le dispositif est conforme à celui de la figure 3. Les anodes s'accumulent à l'extrémité du convoyeur dans l'attente des opérations de reprise par un engin de manutention qui les transfère sur des emplacements de stockage ou vers le chantier de scellement. Les rouleaux peuvent alors atteindre une température de l'ordre de 60 C. Le dispositif utilisé est conforme à celui de la figure 3. La graisse utilisée est une graisse de silicone, non chargée, ayant un grade NLGI de 2 (National Aubricating Grease Institut) correspondant à une "pénétration travaillée", selon norme ASTM (150 grammes/250C) de 260 à 285. On a constaté que: - dès l'immobilisation d'une anode, les rouleaux concernés s'immobilisent de façon quasi instantanée. - dès la disparition de la cause d'immobilisation, le redémarrage de l'anode s'effectue par une montée en vitesse sur moins d'u-.. tour de rotation du pignon d'entrainement. - que ces performances ne sont pas modifiées même si toutes les anodes sont à une température de 1800C, et quelle que soit la durée de l'immobilisation - que la liaison visqueuse entre les pignons d'entrainement et les rouleaux entraîne une moindre usure des chaines et un plus faible appel de courant sur les moteurs au redémarrage. L'invention résoud donc de façon très satisfaisante le problème des convoyeurs à accumulation, même dans le cas de charges lourdes et relativement chaudes. Elle peut, en outre, s'appliquer à tous les cas où l'on veut transmettre un couple de rotation d'un organe moteur à un organe entrainé par une transmission glissante évitant que les à-coups ou même les blocages de 1'origan entrainé se répercutent sur l'organe moteur et sans engendrer d'usure notable. REVENDICATIONS 1. Rouleau pour convoyeur à accumulation de charges, comportant un élément moteur et un élément porteur caractérisé en ce que la liaison entre l'élément moteur et l'élément porteur est obtenue par interposition d'une substance visqueuse confinée entre au moins une surface de l'élément moteur et une surface en regard de l'élément porteur. 2. Rouleau pour convoyeur, selon revendication 1, caractérisé en ce que l'élément moteur 1 et l'élément porteur 2 sont coaxiaux, et couplés par deux roulements étanches 3A, 3B, la substance visqueuse étant confinée dans l'espace délimité par la surface externe de l'élément moteur 1 et la surface interne de l'élément porteur 2, entre les roulements 3A, 3B. 3. Rouleau pour convoyeur, selon revendication 2, caractérisé en ce que l'élément moteur 1 comporte une bague annulaire 7 portant, à sa périphérie, une pluralité de secteurs cylindriques 7A, qui coopèrent avec un alésage axial 7B de l'élément porteur 2, et en ce que l'élément porteur 2 est muni d'une pluralité de doigts 8, d'axe parallèle à l'axe commun XX' des éléments moteur 1 et porteur 2, faisant saillie dans l'alésage 7B, entre la périphérie de l'élément moteur 1 et les secteurs cylindriques 7A, l'espace libre 6 confiné entre l'élément moteur 1 et l'élément porteur 2 étant rempli d'une substance visqueuse. 4. Rouleau pour convoyeur, selon revendication 1, caractérisé en ce que l'élément moteur 1 est disposé à l'une des extrémités dite extrémité motrice de l'élément porteur 10. 5. Rouleau pour convoyeur, selon revendication 4, caractérisé en ce que l'élément porteur 10 est muni, à son extrémité motrice, d'une bague 11 supportant une pluralité de secteurs périphériques llA, coopérant avec un alésage axial 11B d'un organe d'entrainement 9, couplé avec la bague 11 par deux roulements 3A, 3B, l'organe d'entraînement 9 étant muni d'une pluralité de doigts 13 d'axe parallèle à l'axe commun XX', faisant saillie dans l'alésage 113 entre la périphérie de la bague 11 et les secteurs cylindriques llA, l'espace libre 6 confiné entre la bague 11 et l'organe d'entraînement 9 étant rempli d'une substance visqueuse. 6. Rouleau pour convoyeur, selon revendication 5, caractérisé en ce que l'organe d'entrainement 9 est un pignon denté. 7. Rouleau pour convoyeur, selon l'une des revendications 3 ou 5, caractérisé en ce que les secteurs cylindriques 7A, llA, et les doigts 8 ou 13 sont en nombre inégal et non-multiple ou sous multiple. 8. Rouleau pour convoyeur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la substance visqueuse est choisie parmi les graisses minérales ou organiques, éventuellement chargées d'additifs stables à chaud, et les graisses à base de polysiloxanes, telles que les diméthylpolysiloxanes.