Brevet FR2704031A1 — publié le 19941021

" Dispositif de fixation d'une cage de roulement pour un tube, notamment un four tournant " La présente invention concerne la fixation d'une cage de roulement ayant des dents sur sa périphérie inté- rieure, ces dents étant écartées les unes des autres et se trouvant à la distance des surfaces frontales de la cage, sur l'enveloppe d'un tube tournant, notamment d'un four tournant pour le traitement thermique de produits suscepti- bles de couler, et notamment de produits en vrac, avec des éléments intercalaires. La fixation, connue selon le brevet DE- OS 38 01 231, d'une cage de roulement, est munie de dents sur l'enveloppe d'un tube tournant, la cage de roulement s'appuyant sur l'enveloppe du tube tournant par l'intermé- diaire de plaques d'appui qui reposent librement sur l'en- veloppe du tube tournant et sont soutenues dans la direction périphérique et dans la direction axiale par des éléments de fixation soudés sur l'enveloppe; les dents de la cage de roulement sont serrées avec les plaques d'appui par des coins pour que la cage de roulement soit bloquée solidairement sur le tube tournant, dans la direction axiale et dans la direction périphérique. De tels moyens de fixation pour lesquels toute la charge n'est transmise que par les surfaces de contact des flancs des dents, combinés au déplacement relatif de ces 2 2704031 surfaces de contact du fait des dilatations thermiques dif- férentes, détériorent les flancs des dents et provoquent le desserrage et l'usure de la liaison par des coins qu'il faut en permanence resserrer, en remplaçant les pièces d'usure. Cela se traduit par de fréquentes réparations au niveau des moyens de fixation de la cage de roulement, ré- parations entraînant l'arrêt de l'installation. La présente invention a pour but de créer un moyen de fixation sans contrainte pour des cages de roule- ment à denture intérieure, existantes, avec des surfaces de transmission d'effort significativement plus importantes que pour les fixations connues, en permettant d'utiliser sans changement la cage de roulement existante, par exemple en rectifiant la denture interne existante pour continuer de l'utiliser. A cet effet, l'invention concerne un moyen cor- respondant au type défini ci-dessus, caractérisé en ce que pour limiter le mouvement axial de la cage de roulement, le dispositif comporte des éléments de fixation soutenus dans la direction axiale par des éléments d'appui soudés sur l'enveloppe du tube tournant et des éléments intercalaires sur lesquels la cage de roulement peut se déplacer dans la direction périphérique, par rapport au tube tournant, sont glissés sans être serrés à la cage de roulement, entre l'enveloppe du tube tournant et la cage de roulement et sont également maintenus en place dans la direction axiale par les éléments de fixation et d'appui. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - les éléments intercalaires sont des tôles de glissement qui arrivent jusqu'au niveau des faces frontales des dents de la cage de roulement et sont soutenus chaque fois séparément par des éléments de fixation distincts et axialement par des éléments d'appui soudés sur le tube tournant en étant bloqués sur le tube tournant. 3 2704031 - les éléments de fixation sont constitués par un anneau de blocage en une ou plusieurs parties maintenu axialement par des éléments d'appui soudés sur le tube tournant et qui soutient axialement en commun les éléments intercalaires et la cage de roulement. - les éléments intercalaires sont des tôles de glissement introduites jusqu'au niveau des faces frontales des dents de la cage de roulement et bloquées en place par un goujon de blocage sur le tube tournant. Les moyens selon l'invention, consistant à fixer la cage de roulement à denture intérieure de façon qu'elle ne soit plus fixée au tube tournant par ses dents et des éléments intercalaires, mais qu'elle soit librement mobile dans la direction périphérique et ne reste bloquée que dans la direction axiale, permettent d'absorber des dilatations thermiques différentes engendrées par des différences de température entre la cage de roulement et le tube tournant, sans contrainte et sans engendrer de pressions spécifiques élevées et de déformations rémanentes usuelles. La cage de roulement selon l'invention est main- tenue par des éléments de fixation latéraux en forme d'an- neaux ou de baguettes, avec des éléments de soutien soudés au tube tournant pour assurer le blocage dans la direction axiale sur le tube tournant. En même temps que la cage de roulement, les éléments de fixation bloquent les éléments intercalaires, mis en place, dans la direction axiale sur le tube tournant. Les éléments intercalaires, glissés sans être fixés sous la cage de roulement sur lesquels le tube tournant s'appuie pendant sa rotation, et qui sont suffi- samment épais pour que les dents n'arrivent pas en contact avec le tube tournant, sont disposés et réalisés de façon que, malgré la denture interne existante, la cage de roule- ment puisse se déplacer sans contraintes dans la direction périphérique, par rapport au tube tournant; cela signifie que la denture intérieure ne transmet aucune force mais que les forces à transmettre sont transmises principalement par les surfaces de contact à l'extérieur de la denture (c'est- à-dire la surface entre les parois frontales des dents et les parois frontales de la cage de roulement). Un choix ap- proprié de l'épaisseur des éléments intercalaires permet de définir l'intervalle entre le tube tournant et la cage de roulement et d'influencer ainsi la forme ovale du tube tournant et le mouvement relatif entre le tube tournant et la cage de roulement. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront dans la description des- exemples de réalisation représentés aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale d'un disposi- tif de fixation de cage de roulement avec un anneau de blo- cage et des tôles de glissement glissées sur toute la largeur de la cage de roulement; - la figure 2 est une vue de dessus d'un disposi- tif de fixation de cage de roulement selon la figure 1; - la figure 3 est une coupe axiale d'une fixation de cage de roulement avec un anneau de fixation de blocage et des bandes de tôles de glissement, de forme annulaire; - la figure 4 est une vue de dessus d'un disposi- tif de fixation d'une cage de roulement selon la figure 3; - la figure 5 est une coupe axiale d'un disposi- tif de fixation de cage de roulement avec une bague de re- tenue et des tôles de guidage glissées jusqu'au niveau des surfaces frontales des dents de la cage de roulement; - la figure 6 est une vue de dessus d'un disposi- tif de fixation de cage de roulement selon la figure 5; - la figure 7 est une coupe axiale d'un disposi- tif de fixation de cage de roulement comprenant des élé- ments de fixation séparés et des tôles de glissement selon la figure 5; - la figure 8 est une vue de dessus d'un disposi- tif de fixation d'une cage de roulement selon la figure 7; - la figure 9 est une coupe axiale d'un disposi- tif de fixation de cage de roulement selon la figure 7, avec un autre mode de réalisation de l'appui des tôles de glissement; - la figure 10 est une vue de dessus d'un dispo- sitif de fixation de cage de roulement selon la figure 9; - la figure 11 est une coupe axiale d'un disposi- tif de fixation de cage de roulement selon la figure 7 avec un autre mode de réalisation de l'appui des tôles de glis- sement; - la figure 12 est une vue de dessus d'un dispo- sitif de fixation de cage de roulement selon la figure 1; - la figure 13 est une coupe axiale d'un disposi- tif de fixation de cage de roulement selon la figure 7 avec un autre mode de réalisation de l'appui des tôles de glis- sement; - la figure 14 est une vue de dessus du disposi- tif de fixation de cage de roulement selon la figure 13; - la figure 15 est une coupe radiale du disposi- tif de fixation de cage de roulement selon la figure 13; - la figure 16 est une coupe axiale d'un disposi- tif de fixation de cage de roulement comprenant des élé- ments de maintien séparés et des tôles de glissement à surfaces d'appui élargies; - la figure 17 est une vue de dessus du disposi- tif de fixation de cage de roulement de la figure 16; - la figure 18 est une coupe radiale du disposi- tif de fixation de cage de roulement selon la figure 16; - la figure 19 est une coupe axiale d'un disposi- tif de fixation de cage de roulement selon la figure 16 avec un autre mode de réalisation de l'appui des tôles de glissement; - la figure 20 est une vue de dessus du disposi- tif de fixation de cage de roulement selon la figure 19; 6 2704031 - la figure 21 est une coupe radiale du disposi- tif de fixation de cage de roulement selon la figure 19; - la figure 22 est une coupe axiale du dispositif de fixation de cage de roulement selon la figure 16 pour un autre mode de réalisation de l'appui des tôles de glisse- ment; - la figure 23 est une vue de dessus du disposi- tif de fixation de cage de roulement de la figure 22; et - la figure 24 est une coupe radiale du disposi- tif de fixation de cage de roulement selon la figure 22. Selon le dispositif de fixation d'une cage de roulement représenté aux figures 1 et 2, la cage de roule- ment 10 est soutenue par des anneaux de blocage 12 prévus de chaque côté de la cage de roulement 10, laissant un jeu par rapport aux surfaces frontales il de la cage de roule- ment, suivant la direction axiale, par des éléments d'appui 17 soudés sur l'enveloppe 9 du tube tournant. En plus les anneaux de blocage 12 peuvent être soutenus par des élé- ments de fixation 21 (figure 4) dans lesquels on glisse l'élément d'appui 17 par son extrémité avant. Les anneaux de blocage 12 peuvent être réalisés en une pièce ou en plu- sieurs pièces; dans le cas d'une réalisation en plusieurs pièces, les segments de chaque anneau de blocage sont re- liés par une liaison vissée 15 ou une liaison soudée 16 (figures 3 et 4). Pour de tels anneaux de blocage 12 en plusieurs parties, la liaison vissée ou soudée est réalisée avanta- geusement pour que l'anneau de blocage 12 soit solidaire de l'enveloppe 9 du tube tournant, de façon qu'il n'y ait pas d'usure par mouvement relatif entre les éléments d'appui 17 et l'anneau de blocage 12. Dans le cas d'anneaux en une pièce, cette fixa- tion de l'anneau sur le tube tournant se fait par des élé- ments 18 soudés à côté des anneaux de blocage 12 sur l'enveloppe 9 du tube tournant, à des intervalles impor- 7 2704031 tants, et ces éléments sont eux-mêmes soudés à l'anneau de blocage 12. Entre la cage de roulement 10 et l'enveloppe 9 du tube tournant, on a mis des tôles de glissement 13 comme éléments intercalaires, entourant les dents 14 de la cage de roulement 10; ces tôles sont également soutenues axia- lement par les anneaux de blocage 12 puisque ceux-ci vien- nent à fleur des surfaces frontales 1l de la cage de roulement. Ce mode de fixation de l'exemple de réalisation des figures 1 et 2 permet à la cage de roulement 10 d'être libre en mouvement dans la direction périphérique, avec les tôles de glissement 13, par rapport au tube tournant. La cage de roulement est soutenue par une surface plus impor- tante que celle des flancs de dents et, après enlèvement des éléments d'appui 17, 18, il est possible de remplacer simplement et rapidement un ensemble usé comprenant l'an- neau de blocage 12 et les tôles de glissement 13; pour ce- la, il suffit d'enlever quelques cordons de soudure et de les remettre ultérieurement. Dans le cas du dispositif de fixation de l'anneau de roulement représenté aux figures 3 et 4, selon l'inven- tion, on utilise de la même manière que celle décrite aux figures 1 et 2, un élément de fixation constitué par un an- neau de blocage 12. Celui-ci soutient également axialement l'anneau de roulement 10 et les éléments intercalaires. Les éléments intercalaires sur lesquels s'appuie le tube tour- nant, selon cet exemple de réalisation, sont en forme d'an- neaux de glissement 19, 20 remplissant avec du jeu le volume compris entre les surfaces frontales 11 des cages de roulement et les dents 14 de la cage de roulement 14. Comme les anneaux de glissement, ou dans le cas d'une réalisation en plusieurs parties, les segments des anneaux de glisse- ment ne sont bloqués que dans la direction axiale, ils peu- vent se déplacer librement dans la direction périphérique 8 2704031 par rapport à la cage de roulement et au tube tournant. Dans cet exemple de réalisation, il est également possible de remplacer simplement et rapidement les pièces usées (anneaux de glissement ou segments d'anneaux de glissement, anneaux de blocage). Les travaux de séparation ou de sou- dage effectués directement sur le tube tournant deviennent alors inutiles. Dans l'autre mode de réalisation d'un dispositif de fixation d'une cage de roulement représenté aux figures 5 et 6, un anneau de blocage latéral 12, soutient également la cage de roulement dans la direction axiale, comme dans les exemples de réalisation des figures 1 à 4, et des tôles de glissement 22 sont introduites avec du jeu jusqu'au ni- veau des dents 14 de la cage de roulement; ces tôles dé- passent-latéralement par rapport aux parois frontales 11i de la cage de roulement, par rapport aux éléments de fixation 21, en étant appuyées dans la direction périphérique. Le blocage axial est assuré par un goujon à quatre pans 24 placé dans une cavité correspondante de la tôle de glisse- ment 22 et soudé à l'anneau de blocage 12. Les tôles de glissement 22 sont ainsi maintenues fixes sur l'enveloppe 9 du tube tournant. Pour remplacer les tôles de guidage 22, il suffit d'enlever le goujon à quatre pans 24, ce qui per- met également dans ce cas de remplacer les parties soudées sans nécessiter des moyens importants. Selon les exemples de réalisation suivants repré- sentés aux figures 7 à 14, le blocage axial de la cage de roulement 10 et des éléments intercalaires n'est pas assuré par des anneaux de blocage, mais les éléments de fixation 21 et les éléments d'appui 17 sont prévus latéralement à côté de la cage de roulement. Comme éléments intercalaires, on utilise les tôles de glissement 23 comme dans l'exemple de réalisation des figures 5 à 6, tôles qui sont glissées avec du jeu jusqu'au niveau des dents 14 de la cage de rou- lement et qui sont soutenues dans la direction périphérique 9 2704031 par les éléments de fixation; les éléments 23 sont vissés aux éléments de fixation 21 (vis 24, figures 7 et 8) soudés à des pièces d'écartement 24, 25 (figures 11 à 15) ou blo- qués à l'aide d'éléments d'appui 17 distincts, soudés sur l'enveloppe 9 du cylindre ou tambour tournant et assurant le blocage dans la direction axiale par rapport à l'enve- loppe du four tubulaire tournant. Dans les autres exemples de réalisation selon les figures 15 à 24, comme pour les exemples de réalisation des figures 7 à 14, le blocage axial de la cage de roulement 10 et des éléments intercalaires est assuré par des éléments de fixation et des éléments d'appui 29, 30, 31 prévus laté- ralement à côté de la cage de roulement 10. Les tôles de glissement 26, 31 glissées comme éléments intercalaires jusqu'au niveau des dents 14 de la cage de roulement, se distinguent des exemples de réalisation décrits à l'aide des figures 7 à 14 par une extension de la surface d'appui 27 par laquelle la tôle de glissement 26, 31 s'appuie sur l'élément d'appui 28 évitant efficacement que les tôles de glissement puissent éventuellement se gripper. Le blocage des tôles de glissement 26, 31 est assuré par les éléments de fixation 21 ainsi qu'en outre par les éléments de fixa- tion 32 et 33 qui entourent les tôles de glissement 26 à la manière d'étrier et dont les extrémités sont logées dans des cavités correspondantes 35, 36 des éléments d'appui 28, ou encore, de manière complémentaire, par des éléments de fixation 34 qui entourent les éléments d'appui 29 à la manière d'étrier et dont les extrémités sont logées dans des cavités correspondantes 37 des tôles de glissement 31. Tous les modes de réalisation des exemples des figures ont en commun le remplacement simple et facile des tôles de glissement pour corriger le jeu de la cage de rou- lement. Les travaux de séparation et de soudage sur le tube tournant luimême ou sur des pièces portées par le tube, sont ainsi supprimés. 2704031 L'échange selon l'invention des éléments de fixa- tion et des éléments intercalaires permet de manière avan- tageuse et sans transformation de la cage de roulement à denture intérieure, de créer un dispositif de fixation qui, pour le blocage axial de la cage de roulement sur l'enve- loppe du tube tournant, permet un mouvement libre dans la direction périphérique par rapport au tube tournant et se caractérise en outre en ce que les forces à transmettre sont reçues par une surface beaucoup plus importante que celle offerte par des flancs de dents. La mobilité de la cage de roulement dans la di- rection périphérique et les surfaces plus importantes pour la transmission des forces, permettent de diminuer d'éven- tuelles contraintes et déformations des éléments de fixa- tion, des cordons de soudure et du tube tournant lui-même, en diminuant ainsi les dommages et incidents au niveau de ces pièces de l'installation. Non seulement la cage de roulement et sa denture intérieure peuvent continuer à être utilisées de manière inchangée grâce au dispositif de fixation selon l'inven- tion, mais également l'élément du tube ou four tournant qui existe déjà pour la cage de roulement, dans la mesure o cet élément n'est pas endommagé et présente des dimensions appropriées. il 2704031 R E V E N D I C A T IONS 1 ) Dispositif de fixation d'une cage de roule- ment ayant des dents sur sa périphérie intérieure, ces dents étant écartées les unes des autres et se trouvant à la distance des surfaces frontales de la cage, sur l'enve- loppe d'un tube tournant, notamment d'un four tournant pour le traitement thermique de produits susceptibles de couler, et notamment de produits en vrac, avec des éléments inter- calaires, dispositif caractérisé en ce que pour limiter le mouvementaxial de la cage de roulement (10), le dispositif comporte des éléments de fixation (12, 17) soutenus dans la direction axiale par des éléments d'appui soudés sur l'en- veloppe du tube tournant et des éléments intercalaires (13) sur lesquels la cage de roulement (10) peut se déplacer dans la direction périphérique, par rapport au tube tour- nant (9), sont glissés sans être serrés à la cage de roule- ment (10), entre l'enveloppe du tube tournant (9) et la cage de roulement (10) et sont également maintenus en place dans la direction axiale par les éléments de fixation et d'appui. 2 ) Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments intercalaires (13) sont des tôles de glissement qui arrivent jusqu'au niveau des faces frontales des dents (14) de la cage de roulement (10) et sont soutenus chaque fois séparément par des élé- ments de fixation distincts et axialement par des éléments d'appui soudés sur le tube tournant en étant bloqués sur le tube tournant. 3 ) Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de fixation sont constitués par un anneau de blocage (12) en une ou plu- sieurs parties maintenu axialement par des éléments d'appui (17) soudés sur le tube tournant (9) et qui soutient axia- lement en commun les éléments intercalaires (13) et la cage de roulement (10). 4 ) Dispositif de fixation selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments intercalaires sont des tôles de glissement (22) introduites jusqu'au niveau des faces frontales des dents (14) de la cage de roulement (10) et bloquées en place par un goujon de blocage (24) sur le tube tournant. ) Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce que les éléments intercalaires (23) sont des tô- les de glissement s'étendant sur toute la largeur de.la cage de roulement (10), ces tôles entourant les dents de la cage de roulement en étant librement mobiles, en commun avec la cage de roulement par rapport au tube tournant. - 6 ) Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce que les éléments intercalaires sont constitués d'au moins une bande de tôle de glissement (26, 31) en forme d'anneau circulaire composée de segments d'anneaux circulaires en une ou plusieurs parties, remplissant la surface comprise entre les surfaces frontales des dents (14) de la cage de roulement (10) et les surfaces frontales de l'anneau de roulement, et qui en mouvement est libre dans la direction périphérique par rapport au tube tournant (9) et par rapport à la cage de roulement (10).