Brevet FR2839319A1 — publié le 20031107

a une temperature de 650 a 1050 C. L'invention concerne une broche pour machine de fibrage de laine minerale par centrifugation libre, comprenant un arbre monte sur des roulements a l'interieur d'un palier en forme de fourreau. Une machine de fibrage de laine minerale par centrifugation libre comprend classiquement une serie de broches portent chacune une roue de centrifugation ou rotor. Les broches vent disposees parallelement les unes aux autres suivant un assemblage mettant les surfaces peripheriques des roues a proximite les unes des autres. Jusqu'a present, dans une telle machine de fibrage, I'arbre de cheque broche est entrane en rotation par une courroie motorisee. Les roulements de la broche vent du type a billes ou a rouleaux. Ils vent lubrifies par un brouillard d'huile et acceptent generalement des vitesses de rotation de l'arbre de l'ordre de 10000 tours par minute (10000 t/mn). La lubrification par brouillard d'huile presente des inconvenients. Wile entrame d'abord une certaine pollution de l'environnement dans lequel est placee la machine de fibrage, la consommation d'huile etant de l'ordre de 200 litres par mods par broche. Wile complique la structure de la broche du fait qu'il est necessaire de prevoir un circuit de distribution de l'huile vers ['avant et vers l'arriere de l'arbre ou vent places les roulements. L'huile est mise en pression dans le circuit de distribution ce qui necessite des joints d'etancheite entre les parties tournantes et fixes de la machine de fibrage. Par ailleurs, un circuit de refroidissement, par exemple un circuit d'eau, doit etre prevu a l'interieur de la broche pour refroidir les joints d'etancheite en plus du circuit de refroidissement du rotor. Tous ces circuits de refroidissement font que le palier est une structure mecano-soudee. Enfin, il existe un besoin d'obtenir des vitesses de rotation des roues de centrifugation qui vont au-dela de 10000 timn dans le but d'ameliorer la qualite de la laine minerale, besoin auquel ne peut pas repondre une machine de fibrage actuelle. Le but de ['invention est de proposer une broche grandes vitesses pour machine de fibrage qui pallie les inconvenients precites et qui accepte des vitesses de rotation de l'ordre 12000 tours par minute et plus. Ce but est atteint selon ['invention par une broche caracterisee en ce que les roulements vent des roulements de precision graisses a vie et en ce que le palier en forme de fourreau est une piece usinee monobloc. Avec cet agencement, il n'est plus necessaire de prevoir un dispositif de lubrification par brouillard d'huile dans le fourreau de la broche pour graisser les roulements. Les roulements de precision graisses a vie peuvent etre des roulements a billes ceramiques lubrifiees a la graisse. Deux padres de roulements a billes a contact oblique pourront etre disposees dans le fourreau en etant espaces axialement l'une de I'autre le long de l'arbre, les deux padres de roulements etant disposees suivant un montage classique dit en O. Pour compenser les balourds lors du fonctionnement de la broche dans une machine de fibrage, une precontrainte de l'ordre de 500 a 1000 dN pourra etre exercee axialement sur les deux roulements d'extremite en bout d'arbre par un systeme de precontrainte comme des rondelles usinees type Belleville. La structure monobloc du fourreau fait qu'a des vitesses de 12000 t/mn, les vibrations de la broche vent tres faibles. lO Un exemple de realisation d'une broche selon ['invention est decrit plus en detail ci apres et illustre sur la figure unique en coupe schematique longitudinale. La broche 1 grandes vitesses montree sur la figure comprend un arbre 2 monte rotatif sur des roulements de precision graisses a vie 3 disposes a l'interieur d'un palier 4 en forme de fourreau. Le palier 4 est une piece usinee monobloc qui entoure l'arbre 2. Comme visible sur la figure, deux padres de roulements a contact oblique 3 espacees axialement l'une de l'autre le long de l'arbre vent disposees dans des epaulements annulaires de l'arbre 2 et du palier 4 suivant un montage en O pour compenser les charges radiales qui stexercent sur l'arbre 2. Les roulements 3 vent de preference des rouiements a billes en ceramique et a corps en acier muni de flasques etanches servant a la retention de la graisse. Avec de tels roulements, I'arbre 2 peut supporter un balourd allant jusqu'a 20 grammes en permanence pour une vitesse de rotation de 12000 t/mn. Le palier 4 est fixe dans un chassis 5 de la machine de fibrage et des plots elastiques 6 vent disposes entre le palier 4 et le chassis 5 pour compenser les vibrations du palier pendant la rotation de l'arbre 2. Les plots 6 peuvent etre des anneaux en csoutchouc ou analogue entourant le palier 4 a ses deux extremites. Avec ce montage, les vibrations du chassis 5 vent pratiquement nulles a une vitesse de 12000 t/mn de l'arbre 2. Une precontrainte de 500 a 1000 dN est exercee axialement sur les deux roulements 3 d'extremite avant et arriere par un systeme de elastique de precontrainte 7, par exemple des rondelles usinees type Belleville, pour compenser les balourds supportes par l'arbre 2. Plus particulierement, les rondelles elastiques 7 vent disposees dans le fond des epaulements annulaires arriere de l'arbre 2 et du palier 4 qui servent de portee pour les roulements arriere 3 et la precontrainte est exercee par serrage de deux bagues a chicanes 8 et 9, la bague 8 de plus grand diametre etant fixee sur le bord arriere du palier 4 de maniere a recouvrir la bague 9 placee en butee contre les roulements arriere 3. Par ailleurs, une bague 10 est fixee sur le bord avant du palier 4 en appui contre les roulements avant 3 disposes en butee dans les epaulements S annulaires avant de l'arbre 2 et du palier 4. Des essais ont montre qu'avec une distance d entre les deux roulements 3 interieurs comprise entre 250 et 350 mm et avec un diametre exterieur maximai de l'arbre 2 entre ces deux roulements interieurs compris entre 80 et 120 mm la broche pouvait fonctionner a 12000 t/mn pendant plus de 6000 heures en conservant une excellente tenue mecanique. L'arbre 2 est entrame en rotation par l'intermediaire d'une courroie engagee sur une poulie 11 en acier a diametre variable du type poulie > qui est directement lS montee en bout d'arbre en arriere de la bague 9 et qui est bloquee sur l'arbre 2 avec deux clavettes disposees diametralement en opposition. L'arbre 2 est traverse par un circuit ferme de fluide destine a conduire un fluide de refroidissement de l'arriere vers ['avant de la broche ou est montee une roue de centrifugation ou rotor 12. Le fluide de refroidissement est en particulier de lteau sous pression. Le circuit ferme de fluide comprend un premier canal annulaire 13 delimite par deux cannes creuses inserees l'une dans l'autre qui traversent axialement l'arbre 2 et un second canal annulaire 14 qui entoure le canal 13 et qui traverse axialement l'arbre 2. Les deux cannes definissant le canal 13 comprennent une premiere canne 15 interieure qui sert a ['injection de liant pour la fibre de roche a ['avant du rotor 12 et une seconde canne 16 exterieure entourant la canne 15 et qui est maintenue a l'interieur d'un alesage interieur cylindrique de l'arbre 2 a ['aide d'entretoises. A ['avant de la broche 1, le rotor 12 est fixe sur un nez de broche 17 qui est embote sur l'extremite avant de l'arbre 2. Le nez de broche 17 presente une surface exterieure de forme generale conique pour permettre un centrage automatique du rotor 12 par rapport a l'arbre 2. Le rotor 12 comporte une cavite interieure 18 dans laquelle debouchent les canaux annulaires 13 et 14 et le nez de broche 17 est traverse axialement par la canne interieure 15. Une piece 19 est fixce centralement sur le rotor 12 devant l'extremite avant de la canne 15 pour servir de diffuseur du liant. A l'arriere de la broche 1, un joint tournant integral 20 en inox est fixe sur le bord peripherique de la poulie 11 et, un bo^tier 21 definissant deux conduits separes formant une entree E et une sortie S de fluide, est emboAte sur le joint tournant 20 de maniere etanche pour raccorder ['entree de fluide au premier canal 13 et la sortie de fluide au second canal 14. Ce bo^'tier 21 est par ailleurs traverse de maniere etanche par la canne interieure 15. Cet agencement contribue a la compacite de la broche. Le S botier 21 avec le joint integral 20 peut etre stocke en un seul bloc. Contrairement a une bote a eau equipant une broche en partie arriere de l'arbre, le bortier 21 peut etre facilement demonte du joint tournant 20 ou remonte pour les besoins d'une intervention sur la poulie 11. Comme visible sur la figure, le joint tournant 20 est une piece usinee constituee par un fourreau 20A cylindrique embote sur l'extremite arriere de la canne exterieure 16 et par une couronne 20B coaxiale au fourreau 20A qui prolonge ce dernier et qui est fixee sur le bord peripherique de la poulie 11. Le joint tournant 20 est done solidaire en rotation de l'arbre 2. Le bo^tier 21 de forme sensiblement cylindrique est embote sur le fourreau 20A du joint tournant et est maintenu en position fixe par un bras de reaction 22 solidaire du bati 5 de la machine de fibrage. Les conduits 21A,21B a l'interieur du botier 21 vent separes par des garnitures usinees 21C et des joints toriques 21D d'etancheite. La canne interieure 15 traverse axialement le fourreau 20A du joint tournant 20 et le bo^tier 21. L'extremite arriere de la canne interieure 15 debouche sur le franc exterieur du botier 21 et forme une entree F pour ['injection du liant dans la broche. Les fleches E et S illustre le sens du circuit ferme de fluide dans la broche. Le fluide, plus particulierement de lteau, est injecte sous pression par ['entree E, passe dans le conduit 21A qui communique avec le canal 13 a travers des orifices 23 menages dans le fourreau 20A du joint tournant 21. L'eau circule dans le canal 13 jusqu'a la cavite 18 a travers des orifices 24 menages dans le nez de broche 17. Au contact de la paroi interieure de la cavite 18, I'eau refroidit la peripherie exterieure du rotor 12 et repart dans le canal 15 a travers des orifices 25 menages dans le nez de broche 17. Le canal 15 communique avec le conduit 21B du botier 21 par des orifices 26 menages dans le fourreau 20A pour etre evacuee par la sortie S. Les orifices 26 vent espaces axialement des orifices 23 et separes de maniere etanche par une garniture 21 C et un joint torique 21 D. Comme visible sur la figure, I'entree E et la sortie S du circuit de fluide de refroidissement vent disposees en alignement axial sur la surface peripherique exterieure du bo^tier tandis que le liant pour la fibre de roche est injecte par ['entree F s a l'extremite arriere du bottler. La broche salon ['invention comprend done seulement un soul circuit de refroidissement pour le rotor 12 et un canal d'injection de liant pour la laine de roche. L'agencement du botier avec la disposition des entrees E et F contribue a eliminer tout risque de mauvais raccordement des flexibles sur les entrees E et F par l'operateur. REVENDICATIONS 1/ Broche pour machine de fibrage de laine minerale par centrifugation libre, comprenant un arbre (2) monte sur des roulements (3) a l'interieur d'un palier (4) en forme de fourreau, caracterisee en ce que les roulements vent des roulements de precision graisses a vie et en ce que le palier en forme de fourreau est une piece usinee monobloc. 2/ Broche selon la revendication 1, dans lequel les roulements (3) vent des roulements a billes en ceramique et a corps en acier muni de flasques etanches. 3/ Broche selon la revendication 2, comprenant au moins deux roulements a bikes a contact oblique espaces axialement l'un de l'autre le long de l'arbre, les deux roulements etant disposes suivant un montage dit en O. 4/ Broche selon la revendication 3, dans lequel une precontrainte est exercee axialement sur les deux roulements par un systeme elastique de precontrainte (7). 51 Broche selon la revendicatlon 4, dans lequel le systeme de precontrainte (7) est forme par des rondelles type Belleville. 6/ Broche selon l'une des revendications 4 ou 5, dans laquelie la precontrainte exercee sur les roulements est de l'ordre de 500 a 1000 dN. 7/ Broche selon l'une des revendications 1 a 6, dans lequel la distance (d) entre les deux roulements est comprise entre 250 et 350 mm et le diametre exterieur maximal de l'arbre entre les deux roulements est compris entre 80 et 120 mm. 8/ Broche selon l'une des revendications 1 a 7, dans lequel l'arbre est traverse axialement par un circuit ferme de fluide destine a conduire un fluide de refroidissement vers ['avant de la broche et dont ltentree (E) et la sortie (S) vent disposees a l'arriere de la broche dans un botier etanche (21) embote sur un joint tournant integral (20) solidaire en rotation de l'arbre. 9/ achlne de Bbrage de lalne mindrale par cen1Mfugatlon Mbre comprenant au mains broche scion rune des revendicaDons 1 8 sur 1aqueHe es1 montage une roue de centrifugation (12). 10/ machine salon la revendicabon 9, dens Piqued la roue de centhfuga1n (12) eat