Brevet FR2774438A1 — publié le 19990806

L'invention concerne un dispositif de protection à chicanes pour roulements. I1 est connu, pour protéger les roulements des entrées d'eau ou de particules abrasives, d'utiliser 1) pour les roulements non auto-aligneurs, des dispositifs à chicanes réalisés en deux parties, dont l'une est solidarisée à l'arbre et dont l'autre est solidarisée au palier supportant le roulement, 2) pour les roulements auto-aligneurs, des joints à lèvre, encastrés dans la bague extérieure du roulement et venant frotter sur la bague intérieure dudit roulement. En général, les roulements auto-aligneurs et non autoaligneurs sont graissés au montage, alors que les gros roulements comportent un orifice de graissage percé dans la bague extérieure, permettant un apport de graisse sous pression entre les joints à lèvre situés de part et d'autre de la cage retenant les billes ; ceci, jusqu'à ce que de la graisse s'écoule vers l'extérieur en soulevant la lèvre des joints. Sur les très gros roulements auto-aligneurs à étanchéité par joints à lèvre, et tout particulièrement ceux équipant des engins de carrière, de travaux agricoles, de travaux publics, etc., la lèvre du joint située du côté des outils en mouvement est très rapidement détériorée par abrasion sous l'effet des particules projetées par les outils ou en suspension dans les boues. Plus rien ne s'oppose alors à ce que ces particules pénètrent à l'intérieur du roulement et se mêlent à la graisse, qui devient alors une sorte de pâte abrasive qui détériore, de ce fait, très rapidement les billes et les gorges du roulement. C'est ainsi que tous les roulements auto-aligneurs, dont la durée de vie prévue par le constructeur était de 5000 à 10000 heures, sont généralement détruits en moins de 100 heures, lorsqu'ils sont utilisés sur des engins mis en oeuvre dans un environnement particulièrement abrasif. La première solution qui vient à l'esprit pour résoudre ce problème est de monter, du côté de l'outil entraîné, entre l'arbre et le palier du roulement, un joint à chicanes, du type de celui évoqué plus haut. Mais, dans ce cas, le jeu conservé au niveau de chacune des chicanes doit être suffisant pour laisser, à ce roulement auto-aligneur, un débattement longitudinal correspondant à celui prévu par le constructeur, pour compenser des désalignements parfois importants. Or, si l'on réduit au strict minimum le jeu entre les chicanes, pour donner au dispositif d'étanchéité à chicanes l'efficacité recherchée, c'est la capacité de compensation d'un désalignement qui se trouve réduite et qui doit être limitée par des butées mécaniques; faute de quoi, les chicanes s'inclinent les unes par rapport aux autres et viennent frotter les unes contre les autres, ce qui provoque une détérioration rapide. On serait donc conduit, dans ce cas, à augmenter considérablement le jeu entre les chicanes, pour obtenir le libre débattement de celles-ci en leur faisant perdre leur efficacité vis à vis de l'eau et des poussières abrasives. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Cette invention, telle qu'elle est caractérisée, résout le problème consistant à créer un dispositif d'étanchéité, à l'eau et aux poussières abrasives, de roulements auto-aligneurs de tous diamètres, dispositif avec lequel, d'une part, l'étanchéité du roulement soit assurée, même dans les conditions les plus dures, et, d'autre part, la capacité d'auto-alignement initiale soit conservée, sans altération de l'étanchéité ni détérioration par frottements parasites. Le dispositif d'étanchéité pour roulement, selon l'invention, se caractérise, principalement, en ce qu'il est constitué de deux chicanes, imbriquées l'une dans l'autre en respectant un jeu (J) déterminé, se fixant, par encastrement, respectivement à l'intérieur et sur l'un des côtés de la bague supérieure du roulement, et à l'extérieur et sur le côté de la bague intérieure dudit roulement, en assurant une communication, par les chicanes, entre l'intérieur et l'extérieur du roulement. Les chicanes comportent chacune au moins un élément et le jeu (J) est déterminé de façon à laisser le libre passage, vers l'extérieur, de la graisse introduite sous pression à l'intérieur du roulement, lors des opérations d'entretien périodique. Selon un mode de réalisation du dispositif, les chicanes sont cylindriques et coaxiales par rapport à l'axe de rotation du roulement et la longueur de celles-ci est déterminée de façon à maintenir la face externe du dispositif légèrement en retrait par rapport à la face correspondante du palier ou du boîtier porte-roulement. Préférentiellement, la rainure cylindrique mettant en communication les chicanes avec l'intérieur du roulement est située près de la bague intérieure du roulement, alors que la rainure mcttant cn communication lesdites chicanes avec l'extérieur est située le plus loin possible de l'axe de rotation du roulement. Selon une variante de réalisation du dispositif selon l'invention, au moins l'une des chicanes est munie d'un joint à lèvre, monté de façon à ne permettre un passage que de l'intérieur vers l'extérieur du roulement. Le dispositif comporte intérieurement des joints d'étanchéité à lèvre, dont l'un est monté de façon à interdire tout passage de graisse vers l'extérieur et dont le ou les autres sont montés en sens opposé, c'est-à-dire de façon à interdire tout passage de liquide ou/et de particules solides de l'extérieur vers l'intérieur du roulement. Le ou les joints d'étanchéité à lèvre sont montés dans une rainure, réalisée à l'extrémité des chicanes. Les avantages obtenus, grâce à cette invention, consistent, essentiellement, en ceci que la longévité du roulement est maintenue à un niveau acceptable, même dans les conditions les plus dures, et en ce que le dispositif est facilement adaptable à un roulement de série, qu'il soit auto-aligneur ou non et qu'il soit à billes ou à rouleaux, sans qu'aucun réglage soit nécessaire. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre d'un roulement auto-aligneur de rotor de broyeur de pierres, équipé d'un dispositif à simples chicanes inversées et encastrées, donné à titre d'exemple non limitatif, au regard des dessins annexes, sur lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe transversale partielle d'un roulement auto-aligneur, rendu étanche par des joints à lèvre traditionnels, - la figure 2 représente une vue en coupe transversale partielle d'un roulement auto-aligneur, rendu étanche, d'un côté, par un joint à lèvre et, de l'autre côté, par un dispositif selon l'invention, - la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale partielle d'un dispositif d'étanchéité selon l'invention, équipé de deux joints à lèvre additionnels. Les figures représentent un roulement auto-aligneur 10 à bague intérieure 11 et bague extérieure 12 séparées par des billes 13 disposées dans une cage 14, dans laquelle débouche un orifice de graissage 121 situé à l'aplomb d'un conduit 21 d'amenée de graisse, percé, en oblique, dans le palier 20 dudit roulement 10, et à l'entrée duquel est fixé un graisseur 22 de graissage sous pression. La cage 14 des billes 13 est délimitée par deux rondelles plastiques 15, engagées à force à l'intérieur de la bague extérieure 12 du roulement 10 et prenant appui, par une lèvre d'étanchéité 151, sur la périphérie de la bague intérieure il de celui-ci, ou par une seule rondelle plastifiée 15, à lèvre d'étanchéité 151, et par un dispositif d'étanchéité 30 en deux parties 31 et 32, à chicanes 311 et 321, muni, éventuellement, d'un joint d'étanchéité 40 à lèvre 41, dirigé vers l'extérieur du roulement 10. En examinant plus en détail la figure 1, on remarque que, sur ce roulement auto-aligneur 10 monté dans un palier 20 fixé au châssis du broyeur de pierres donné comme exemple, dont le rotor 50 est soutenu par un arbre 51 introduit dans la bague intérieure 11 dudit roulement 10, avec interposition d'une cale 52, la rondelle plastifiée 15 à lèvre 151 et la partie dégagée de la bague intérieure 11 du roulement 10 sont soumises, lors du fonctionnement du broyeur, à une projection importante d'éléments abrasifs, qui sont, compte-tenu du léger jeu latéral laissé aux billes 13 par rapport à la gorge de guidage réalisée dans chacune des bagues 11, 12, en permanence balayés, de l'extérieur vers l'intérieur de la cage du roulement 10, par la lèvre d'étanchéité 151 de la rondelle plastifiée 15, qui se détériore très rapidement en créant un interstice par lequel les plus grosses particules peuvent passer ou se coincer, en accélérant la destruction de la lèvre d'étanchéité 151. Plus rien ne s'oppose alors à l'amalgame de particules solides très dures et, par conséquent, très abrasives à la graisse emprisonnée entre les deux rondelles plastifiées 15, le malaxage de cette graisse par la cage 14 des billes 13 et par les billes elles-mêmes, qui ne tardent pas à se détériorer et à se bloquer. Le roulement 10, définitivement détruit, doit alors être remplacé, souvent après une durée d'utilisation très courte, très inférieure à celle prévue par le constructeur, et, ceci, au moment le plus inattendu, au cours de l'exécution d'un chantier. En se rapportant maintenant à la figure 2, on remarque, sur celle-ci, que la rondelle plastifiée 15 à lèvre 151, située du côté du rotor 50 du broyeur et antérieurement montée par le constructeur, comme représenté sur la figure 1, a été remplacée par un dispositif d'étanchéité 30, en deux parties 31 et 32, à chicanes 311 et 321, monté entre les bagues intérieure 11 et extérieure 12 du roulement 10, en respectant un jeu (J) juste nécessaire pour permettre une certaine infiltration de graisse vers l'extérieur, lors du graissage sous pression. On remarque qu'avec ce moyen, plus aucune particule ne peut se déposer sur les bagues 1 1 et 12 du roulement 10, puisque ce dépôt ne pourra s'effectuer qu'à la périphérie du dispositif d'étanchéité 30, dans laquelle les chicanes 311, 321 ne débouchent pas, puisque celles-ci ne communiquent avec l'extérieur que dans le flanc externe du dispositif disposé perpendiculairement à l'arbre 51 du rotor 50 du broyeur, donc dans une position peu propice à l'accumulation de particules. La largeur (L) de la partie externe du dispositif d'étanchéité 30 a été, de plus, déterminée afin que le flanc externe de ce dernier soit situé en retrait (r) par rapport au côté correspondant 23 du palier 20. En examinant maintenant la figure 3, on remarque que, selon ce mode de réalisation particulier, l'efficacité du dispositif d'étanchéité 30 a été encore renforcée par des joints d'étanchéité 40 à lèvre 41. Ainsi, le montage d'un joint d'étanchéité 40 à lèvre 41 à l'extrémité de chacune des chicanes 311 ou 321, dans une rainure 312 ou 322 usinée pour cela, constitue un double barrage, s'opposant à l'introduction progressive de particules abrasives dans l'interstice laissé entre les chicanes, ou au reflux de graisse chargée de particules à l'intérieur du roulement, consécutivement à l'application, par exemple, d'une légère dépression dans le conduit de graissage, les joints d'étanchéité 40 ayant, bien évidemment, été disposés pour cela, de façon que leurs lèvres 41 laissent passer la graisse vers l'extérieur mais s'opposent à tout retour de celle-ci vers l'intérieur. Le dispositif d'étanchéité 30 a, dans cet exemple, été réalisé sous la forme la plus simple, c'est-à-dire en deux parties 31, 32 à une seule chicane 311, 321, imbriquées l'une dans l'autre en sens opposé, mais rien ne s'oppose à une augmentation du nombre de chicanes dans chacune des parties, surtout si la largeur (L) du dispositif devait être réduite pour une question d'encombrement latéral. Les joints d'étanchéité 40, montés à l'extrémité de chaque chicane, ne se limitent pas non plus à des joints à lèvre 41, avec ressort de rappel 42, bien que ceux-ci soient particulièrement recommandés dans ce genre de cas. Selon un mode de montage non représenté, le roulement 10 est muni, de chaque côté, d'un dispositif d'étanchéité 30 à chicanes, équipé de joints d'étanchéité 40 montés dans un sens opposé à la sortie de la graisse, du côté entraînement, et, dans l'autre sens, du côté du rotor 50, comme représenté sur la figure 3. Ainsi, la graisse circule dans le roulement 10 du côté entraînement vers le côté rotor 50, sans pouvoir sortir du côté entraînement mais pouvant sortir du côté rotor 50, sans pouvoir, cependant, refluer vers l'intérieur en entraînant des particules solides. Selon un autre mode de montage non représenté, mais dérivé de celui ci-dessus décrit, l'étanchéité du dispositif 30 à chicanes, situé du côté entraînement, est assurée dans les deux sens, en inversant le sens de montage de l'un des joints d'étanchéité 40 équipant le dit dispositif 30, afin, par exemple, d'interdire l'entrée d'eau ou de particules par le joint 40 situé du côté de la sortie du labyrinthe, vers l'extérieur, tout en maintenant l'interdiction de passage de la graisse vers l'extérieur par l'autre joint d'étanchéité 40, situé du côté de l'entrée du labyrinthe, vers l'intérieur du roulement 10. L'application du dispositif d'étanchéité, selon l'invention, ne se limite bien évidemment pas à la protection des roulements auto-aligneurs, ni aux modes de montage cidessus évoqués, car rien ne s'oppose à leur utilisation sur d'autres types de roulements, ou en combinaison avec des paliers à coussinets, ou avec d'autres organes tournants, sous réserve d'adaptations mineures évidentes à l'homme de métier, permettant, par exemple, de fixer l'un des éléments du dispositif directement sur un arbre et l'autre directement sur une partie fixe. Revendications 1. Dispositif d'étanchéité à chicanes pour roulements, caractérisé en ce qu'il est constitué de deux parties (31, 32), réalisées en chicanes, imbriquées l'une dans l'autre, se fixant, par encas-- trement, respectivement à l'intérieur et sur l'un des côtés de la bague supérieure (12) du roulement (10) at à l'extérieur et sur le côté de la bague intérieure (11) du dit roulement (10). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chicanes (311, 321) sont cylindriques et coaxiales par rapport à l'axe de rotation du roulement (10). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la rainure cylindrique mettant en communication les chicanes (311, 321) avec l'intérieur du roulement (10) est située près de la bague intérieure (11) du roulement (10), alors que la rainure cylindrique mettant celles-ci en communication avec l'extérieur est située le plus loin possible de l'axe de rotation du roulement (1 O). 4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte intérieurement un joint d'étanchéité (40) à lèvre (41), monté de façon à interdire tout passage de liquide ou/et de particules solides de l'extérieur vers l'intérieur du roulement (10), tout en permettant le passage de la graisse vers l'extérieur de celui-ci. 5. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte intérieurement des joints d'étanchéité (40) à lèvre (41), dont l'un est monté de façon à interdire tout passage de graisse vers l'extérieur et dont le ou les autres sont montés en sens opposé, c'est-à-dire de façon à interdire tout passage de liquide ou/et de particules solides de l'extérieur vers l'intérieur du roulement (10). 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le ou les joints d'étanchéité (40) à lèvre (41) sont montés dans une rainure (312, 322) réalisée à l'extrémité des chicanes (311, 321). 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jeu (J) laissé entre les chicanes (311, 321) est réduit à une valeur juste nécessaire pour permettre l'infiltration de la graisse et son apparition à l'extérieur, lorsque le graissage est effectué sous pression. 8. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que, lorsqu'il comporte intérieurement des joints d'étanchéité (40) à lèvre (41), montés de façon à permettre le passage de la graisse de l'intérieur vers l'extérieur du roulement (10), il est monté du côté de l'organe entraîné. 9. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que, lorsqu'il comporte intérieurement des joints d'étanchéité (40) à lèvre (41), dont l'un est monté de façon à interdire tout passage de graisse vers l'extérieur du roulement (10), alors que les autres sont disposés dans l'autre sens, il est monté du côté de l'entraînement.