Brevet FR2851625A1 — publié le 20040827

i ROULEMENTS A L'ABRI DU FEU La présente invention est relative à des roulements à l'abri du feu, 5 et en particulier des roulements à billes à gorge profonde pour ventilateurs et moteurs électriques. Une bonne protection contre le feu est actuellement considérée comme une pratique essentielle en ce qui concerne des constructions de grande ampleur telles que les tunnels pour les transports, les aéroports, les entrepôts, les 10 grands ensembles d'habitation, etc. Depuis 15 à 20 ans, un grand nombre de ces constructions ont été équipées de systèmes motorisés de ventilation pour l'évacuation des fumées et de la chaleur (SVEFC). Ces SVEFC assurent l'introduction d'air plus frais et plus pur sous des gaz chauds en cas d'incendie. Cependant, ces SVEFC doivent également assurer un faible cot d'utilisation pour les utilisateurs, car ces 15 systèmes fonctionnent en continu quotidiennement pour une ventilation de confort. Une nouvelle norme européenne (EN 12101-3) est en cours de mise en oeuvre. La norme précise que les moteurs électriques utilisés dans les ventilateurs doivent être classés dans des classes atteignant 600'C (tableau 1). La nouvelle norme est une harmonisation d'anciennes normes par pays mais avec l'importante exigence 20 supplémentaire d'une période d'arrêt de 2 minutes au moment de la situation critique. Classe Température Temps de fonctionnement de [0C] pendant nécessaire à la Exigence de période d'arrêt à la danger la situation température lors de la température de la situation critique situation critique critique [Minutes] F200 200 120 2 min après 15 min à la température de situation critique F300 300 60 2 min. après 15 min. à la température de situation critique F400 400 120 2 min. après 15 min. à la température de situation critique F600 600 60 2 min. après 15 min. à la température de situation critique Tableau 1 Conditions requises On peut noter que la norme laisse aux fabricants et aux utilisateurs le soin d'assurer un faible cot du cycle d'utilisation pendant le fonctionnement des SVEFC comme ventilateurs de confort quotidien. Les exigences ci-après, spécifiées par la norme (1-II), mais également des besoins supplémentaires des utilisateurs sont imposées (IllIV): I Possibilité de fonctionnement dans une situation critique à 400'C (2 heures) et 600'C (1 heure), selon la norme; Il Possibilité d'arrêt et de redémarrage, à la température de la situation critique, selon la norme; III Très longue durée de vie (durée de vie de la graisse) à des températures normales des moteurs (70 - 120'C) ; et IV Faible bruit à des températures de fonctionnement normales; et V Faible cot. Aujourd'hui, les moteurs électriques certifiés pour SVEFC utilisent 15 des roulements en acier trempé à roulements (d'une manière typique un acier ordinaire au chrome AISI 52100 contenant environ 1% de carbone et 1, 5 % de chrome) et ils sont lubrifiés avec des graisses ou des pâtes haute température à base d'épaississeurs aux silicones ou au PTFE et d'huiles de base. Souvent, les roulements sont également soumis à un traitement thermique spécial (stabilisation) pour 20 empêcher que des modifications de structure ne surviennent à des températures plus élevées (atteignant souvent environ 200 à 250'C). Cependant, ces types de roulements ne satisfont pas les exigences I et II de la norme pour les moteurs F600 et, surtout, ils n'ont pas un comportement satisfaisant en ce qui concerne les exigences III et IV. Compte tenu de ces exigences, on s'attendait d'après des expériences antérieures (cf. par exemple la revue SKF Evolution magazine 2/96, "Evaluating hybrid bearings for general applications") à ce que des roulements hybrides (des roulements à bagues en acier AISI 52100 et des éléments roulants en céramique au nitrure de silicium) lubrifiés à l'aide d'une graisse de longue durée pour 30 machines électriques assurent les performances (I - IV) requises pour des moteurs F400 et F600. Cependant, des roulements hybrides satisferaient difficilement l'exigence V de faible cot pour permettre un très grand succès. Un test éliminatoire a été élaboré pour comparer ces roulements hybrides avec l'aptitude d'autres roulements à fonctionner selon la norme pour les 35 moteurs. Exemple 1 - Test éliminatoire Huit montages (seize roulements) avec différents modèles (matériaux des bagues et des cages) de roulements à billes 6205 à gorge profonde et différents lubrifiants (graisses) ont été choisis pour être testés (tableau 2).Les essais 5 ont été menés par paliers successivement à 100 C (2 heures de fonctionnement); 200 C (1 heure); 300 C (1 heure); 400 C (1 heure); 600 C (1 heure); ou jusqu'à la panne. Procédures d'essai: 15 min. à température/arrêt et repos 2 min./ 45 min. à température. Conditions de fonctionnement: Charge axiale (Fa) 190 N Charge radiale (Fr) 350 N Vitesse: 1 500 tours/min. Volume de graisse pour (remplissage normal) roulement 6205: environ 1,8 cm3 Version Matière des roulements Graisse A. Roulement hybride (bagues en acier KlUber Asonic GHY 72 martensitique inoxydable); cage en acier B. Roulement hybride (bagues en acier à Kl ber Asonic GHY 72 roulements AISI 52100); cage en acier C. Roulements (bagues et billes) en acier Kl ber Asonic GHY 72 entièrement inoxydable (martensitique): cage en acier D. Roulements entièrement en acier (AISI Kliber Barrierat L55/2 52100); cage en acier E. Roulements entièrement en acier (AISI Dow Coming Molykote 41 52100); cage en acier F. Roulements entièrement en acier (AISI Kl berAsonic GHY 72 52100); cage en acier G. Roulement entièrement en acier (AISI Roulements FT 150 de 52100), bagues stabilisées à une température SNR; graisse au PTFE de 150 C; cage en acier H. Roulement hybride avec bagues en acier à Kl ber Asonic GHY 72 roulements AISI 52100 et cage en polyamide Tableau 2. Graisse KlUber Asonic GHY 72 - Graisse pour moteur électrique, faible niveau de bruit, longue durée d'utilisation de 70 à 120'C (savon de polyurée; huile de base à ester de synthèse; et huile de base à viscosité d'environ 72 cSt à 400C) Graisse Kl ber Barrierat L55/2 - graisse haute température à base de PTFE Graisse Dow Corning Molykote 41 - graisse haute température à base de silicones Résultats du test éliminatoire Comme on s'y attendait, les deux versions (A et B) de paliers 10 hybrides ont survécu à la totalité du cycle du test éliminatoire. Cependant, une version C en acier entièrement inoxydable (acier martensitique inoxydable X65Crl3) avec une graisse pour machine électrique a surpassé d'une façon inattendue toutes les autres versions entièrement en acier, même celles à graisses haute température, et a démontré le même niveau de survivabilité que les deux versions de roulements 15 hybrides. Cela permet, d'une manière inattendue, de respecter l'exigence de faible cot (V) et de remplir la fonction de sécurité. Les résultats du test éliminatoire sont présentés sur la Fig. 1 annexée pour des roulements à billes à gorge profonde (du type 6205) destinés à une utilisation dans des moteurs de systèmes de ventilation d'évacuation de fumées et de chaleur. Les autres spécimens D-H apparaissant dans le 20 test sont tombés en panne avant d'atteindre la température de l'essai. REVENDICATIONS 1. Combinaison d'un roulement et d'un lubrifiant utilisable comme 5 système de support pour un arbre rotatif dans un système de ventilation d'évacuation de fumées et de chaleur et ayant des propriétés lui permettant de répondre à l'exigence de résistance à une température critique de 600'C pendant au moins 60 min. ; avec un arrêt de 2 min. après 15 min. d'exposition à la température critique, le roulement étant un roulement (bagues) en acier martensitique avec une cage en acier; 10 et lequel roulement est lubrifié avec une graisse ordinaire pour moteur électrique à viscosité d'huile de base de l'ordre de 50 à 200 cSt à 400C. 2. Combinaison d'un roulement et d'un lubrifiant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la graisse contient un savon de polyurée. 3. Combinaison d'un roulement et d'un lubrifiant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la graisse contient une huile de base constituée par un ester de 20 synthèse. 4. Combinaison d'un roulement et d'un lubrifiant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le roulement est un roulement à billes à gorge profonde.