Brevet FR2894636A1 — publié le 20070615

La présente invention concerne un agencement de deux arbres aptes à être mis en rotation. La présente invention est plus particulièrement prévue dans le cas où l'un des deux arbres est un arbre moteur et l'autre est entraîné par ledit arbre moteur. On retrouve fréquemment cette situation dans les installations industrielles, et notamment les installations de traitement thermique d'un matériau. Dans certains cas, l'arbre entraîné se trouve à une température différente de celle de l'arbre moteur. Il se produit donc un phénomène de dilatation, dite différentielle, entre les deux arbres, ce qui peut imposer des contraintes importantes à l'arbre moteur et donc au dispositif de motorisation. Par exemple, dans le cas d'une installation de traitement thermique d'un matériau, il est usuel de prévoir, au niveau de l'arbre entraîné, des moyens de chauffage ou de refroidissement permettant notamment ledit traitement dans une gamme de températures allant de -30 à + 350 C, alors que l'arbre moteur est soumis à une température ambiante de 15 C à 25 C. Ainsi, chaque partie, motrice et entraînée, est soumise à des températures différentes qui provoquent des dilatations différentes des organes pendant certaines phases de fonctionnement et engendrent donc des poussées ou tractions axiales d'un organe vers l'autre, alors qu'ils peuvent être parfaitement positionnés relativement entre eux et coaxiaux à une température donnée. Ces contraintes sont susceptibles de diminuer la durée de vie du dispositif de motorisation et donc d'entraîner des coûts importants d'exploitation. Par ailleurs, du fait de la dilatation, l'arbre moteur et l'arbre entraîné peuvent présenter une différence d'entr'axe entre lesdits deux arbres, engendrant des défauts d'alignement et/ou de déport, ce qui diminue l'efficacité de l'accouplement entre les deux arbres. Le but de la présente invention est de proposer un agencement de deux arbres aptes à être mis en rotation qui pallie les inconvénients précités. Un premier but de l'invention sera de proposer un agencement de deux arbres en rotation apte à accepter une différence d'entr'axe entre lesdits deux arbres en rotation, engendrée par un phénomène de dilatation différentielle entre lesdits deux arbres. Un autre but de la présente invention sera de fournir un dispositif d'accouplement pour autoriser un tel agencement. Selon l'invention, un tel agencement et un tel dispositif devront être simples et présenter une robustesse accrue, tout en demeurant d'un faible coût. D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. L'invention concerne un agencement comprenant deux arbres aptes à être mis en rotation, l'un dit moteur, l'autre dit entraîné, positionnés relativement entre eux et coaxiaux à une température donnée, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'accouplement de type cardan double, apte à accepter une différence d'entr'axe entre lesdits deux arbres, engendrée par un phénomène de dilatation. La présente invention concerne également une installation, notamment industrielle, mettant en oeuvre un tel agencement. Elle concerne aussi un dispositif d'accouplement, conçu pour autoriser un agencement, de deux arbres aptes à être mis en rotation, constitué de : - une chape centrale comprenant deux flasques opposées, d'orientation sensiblement parallèle à l'axe de rotation desdits arbres, - deux fourches comprenant chacune deux ailes opposées, d'orientation sensiblement parallèle à l'axe de rotation desdits arbres, chaque fourche étant solidaire de l'un desdits arbres, -deux noix, chaque noix étant d'une part logée entre lesdites flasques et articulée avec ladite chape centrale selon un premier axe, dit axe de chape, et d'autre part logée entre lesdites ailes d'une desdites fourches et 30 articulée avec ladite fourche selon un second axe, dit axe de fourche, l'axe de rotation desdits arbres et les deux axes d'articulation d'une dite noix étant sensiblement perpendiculaires deux à deux. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description, 5 accompagnée des dessins en annexe, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue partielle éclatée, en perspective d'un dispositif conforme à l'invention, - la figure 2 représente un agencement conforme à l'invention, en projection, vu de profil, 10 - la figure 3 représente l'agencement illustré à la figure 2, en projection, vu de dessus. Il est fréquent de trouver, dans une installation industrielle, des dispositifs comprenant un moteur ou un moto-réducteur, entraînant un arbre moteur, lui-même accouplé à un arbre entraîné. Ces deux arbres tournent à 15 l'intérieur de palier-supports et sont bloqués en translation d'un côté par l'accouplement et de l'autre côté soit par le dispositif moteur soit par le dispositif entraîné par l'arbre dit entraîné. Ainsi, un tel agencement, conformément à l'invention, comprend deux arbres aptes à être mis en rotation, l'un dit moteur, l'autre dit 20 entraîné, positionnés relativement entre eux et coaxiaux à une température donnée. Par exemple, dans une installation de traitement thermique, l'arbre entraîné peut se trouver soumis à une température élevée, notamment jusqu'à 350 C, tandis que l'arbre moteur reste soumis à une température 25 ambiante. L'arbre entraîné a donc tendance à se dilater. En effet, l'extrémité de l'arbre entraîné, sous l'effet de la dilatation, va se rapprocher de celle de l'arbre moteur. La distance entre ces deux arbres, l'entr'axe, va donc varier, ce qui entraîne une différence d'entr'axe A. Les contraintes correspondantes sont reportées au niveau de 30 l'accouplement et de l'arbre moteur. Selon l'invention, pour annihiler ces contraintes, on interpose entre les deux arbres un dispositif d'accouplement de type cardan double, apte à accepter une différence d'entr'axe A entre lesdits deux arbres, engendrée par un tel phénomène de dilatation, dite différentielle. En référence à la figure 1, un tel dispositif est constitué d'une chape centrale 1, de deux fourches 2 et de deux noix 3. La chape centrale 1 comprend deux flasques 11 opposées, d'orientation sensiblement parallèle à l'axe de rotation 6 desdits arbres 4, 5. Chaque fourche 2 comprend deux ailes 21 opposées, d'orientation sensiblement parallèle à l'axe de rotation desdits arbres 4, 5. Chaque fourche 2 est solidaire de l'un desdits arbres 4, 5. Chaque noix 3 du dispositif conforme à l'invention est logée d'une part entre lesdites flasques 11 et d'autre part entre lesdites ailes 21 d'une dite fourche 2. Par ailleurs, chaque noix 3 est articulée avec ladite chape centrale 1 selon un premier axe d'articulation 13, dit axe de chape. De la même manière, chaque noix est articulée selon un second axe d'articulation 22, dit axe de fourche avec une fourche 2. Lorsque l'on considère une noix 3, l'axe de rotation desdits arbres 4, 5 et les deux axes d'articulation 13, 22 sont sensiblement perpendiculaires deux à deux. Concernant ladite chape centrale 1, lesdites flasques 11 sont de préférence parallèles entre elles. Ladite chape centrale 1 peut également comporter un gousset central 12 entre les deux dites flasques 11. Dans ce cas ledit gousset 12 est sensiblement perpendiculaire auxdites deux flasques 11. Ainsi, ladite chape centrale 1 présente une section générale en H. Lorsque ladite chape centrale 1 comporte en outre un gousset central 12 entre lesdites deux flasques 11, lesdites noix 3 sont disposées de part et d'autre dudit gousset central 12, entre lesdites flasques 11. Avantageusement, lesdites ailes 21 de chacune desdites fourches 2 sont sensiblement parallèles entre elles et sont assujetties auxdits arbres, directement ou indirectement. Par exemple, lesdites ailes 21 peuvent être soudées auxdits arbres 4, 5. Selon une autre variante, chaque fourche 2 comprend également une âme 23 au bord de laquelle sont soudées lesdites ailes 21. Dans ce cas, lesdites ailes sont soudées sensiblement perpendiculairement à ladite âme 23, ladite âme 23 est assujettie à l'un desdits arbres 4, 5 Avantageusement, chaque noix se présente sous la forme d'une sphère percée radialement de deux orifices traversants, 33, 32, perpendiculaires, définissant lesdits axes de chape 13 et de fourche 22. Selon une autre variante, lesdites noix 3 se présentent sous la forme d'un parallélépipède 31, percé de deux orifices traversants 33,32, perpendiculaires, centrés sur les faces correspondantes du parallélépipède 31 et définissant lesdits axes de chape 13 et de fourche 22. Comme illustré à la figure 1, les articulations noix-chape centrale et noix-fourche, sont réalisées à l'aide de vis munies d'une portée de centrage 81, afin de réunir les éléments entre eux, tout en les laissant s'articuler deux à deux. De telles vis 8 sont pourvues entre la tête de vis 83 et la tige filetée 82 d'une portée de centrage 81, ladite portée 81 étant d'un diamètre supérieur à celui de la tige 82 et inférieur à celui de la tête 83. Lesdits orifices traversant 33, 32 desdits noix 3 sont taraudés et aptes à coopérer avec la tige filetée 82 desdites vis 8. Par ailleurs, lesdites ailes 21 desdites fourches 2 présentent des trous traversants 24 centrés sur l'axe de fourche 22. De même, lesdites flasques 11 de ladite chape centrale 1 présentent des trous traversants 14 centrés sur les axes de chape 13. Lesdits trous traversants 14 et 24 sont aptes à coopérer avec la portée de centrage 81 des vis 8, afin d'autoriser une articulation libre entre lesdites noix 3 et ladite chape centrale 1 et entre lesdites noix 3 et lesdites fourches 2. Ce dispositif permet de maintenir logées lesdites noix 3, entre lesdites ailes 21 desdites fourches 2 et lesdites flasques 11 de ladite chape centrale 1 tout en autorisant des articulations libres. L'invention concerne également une installation, notamment industrielle, mettant en oeuvre un tel agencement. Il s'agira, par exemple, d'une installation de traitement thermique d'un matériau, comprenant au moins un échangeur thermique à vis et un organe moteur d'entraînement dudit échangeur, reliés par undit dispositif d'accouplement 7 de type cardan double 1, 2, 3. L'invention concerne aussi un dispositif d'accouplement 7 de deux arbres 4, 5 aptes à être mis en rotation, conçu pour autoriser un agencement conformément à l'invention desdits deux arbres 4, 5 en rotation. Conformément à l'invention, un tel dispositif est constitué de : - une chape centrale 1 comprenant deux flasques 11 opposées, d'orientation sensiblement parallèle à l'axe de rotation desdits arbres 4, 5, - deux fourches 2 comprenant chacune deux ailes 21 opposées d'orientation sensiblement parallèle à l'axe de rotation desdits arbres 4, 5, chaque fourche 2 étant solidaire de l'un desdits arbres 4, 5, - deux noix 3, chaque noix étant d'une part logée entre lesdites flasques 11 et articulée avec ladite chape centrale 1 selon un premier axe 13, dit axe de chape, et d'autre part logée entre lesdites ailes 21 d'une dite fourche 2 et articulée avec ladite fourche 2 selon un second axe 22, dit axe de fourche, l'axe de rotation desdits arbres 4, 5 et les deux axes d'articulation 13, 22 d'une dite noix 3 étant sensiblement perpendiculaires deux à deux. Naturellement, d'autres modes de mise en oeuvre, à la portée de l'Homme de l'Art, auraient pu encore être envisagés sans pour autant sortir du cadre de l'invention.25 REVENDICATIONS 1. Agencement comprenant deux arbres (4,5) aptes à être mis en rotation, l'un (4) dit moteur, l'autre (5) dit entraîné, positionnés relativement entre eux et coaxiaux à une température donnée, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'accouplement de type cardan double (1, 2, 3) apte à accepter une différence d'entr'axe A entre lesdits deux arbres (4,5), engendrée par un phénomène de dilatation. 2. Agencement selon la revendication 1, dans lequel ledit cardan double est constitué de : - une chape centrale (1) comprenant deux flasques (11) opposées, d'orientation sensiblement parallèle à l'axe de rotation (6) desdits arbres (4,5), - deux fourches (2) comprenant chacune deux ailes (21) opposées, d'orientation sensiblement parallèle à l'axe de rotation (6) desdits arbres (4, 5), chaque fourche (2) étant solidaire de l'un desdits arbres (4, 5), - deux noix (3), chaque noix (3) étant d'une part logée entre lesdites flasques (11) et articulée avec ladite chape centrale (1) selon un premier axe (13), dit axe de chape, et d'autre part logée entre lesdites ailes (21) d'une desdites fourches (2) et articulée avec ladite fourche (2) selon un second axe (22), dit axe de fourche, l'axe de rotation (6) desdits arbres (4, 5) et les deux axes d'articulation (13, 22) d'une dite noix (3) étant sensiblement perpendiculaires deux à deux. 3. Agencement selon la revendication 2, dans lequel ladite chape centrale (1) comporte en outre un gousset central (12) entre lesdites deux flasques (11), sensiblement perpendiculaire auxdites deux flasques (11), ladite chape centrale (1) présentant une section générale en H et lesdites noix (3) étant disposées de part et d'autre dudit gousset central (12). 4. Agencement selon la revendication 2 dans lequel lesdites ailes (21) de chacune desdites fourches (2) sont sensiblement parallèles entre elles et sont assujetties auxdits arbres (4, 5). 5. Agencement selon la revendication 2, dans lequel lesdites noix (3) se présentent sous la forme d'une sphère percée radialement de deuxorifices traversants (32, 33), perpendiculaires, définissant lesdits axes de chape (13) et de fourche (22). 6. Agencement selon la revendication 2, dans lequel lesdites noix (3) se présentent sous la forme d'un parallélépipède (31) percé de deux orifices traversants (32, 33) perpendiculaires, centrés sur les faces correspondantes du parallélépipède (31) et définissant lesdits axes de chape (13) et de fourche (22). 7. Installation, notamment industrielle, mettant en oeuvre un agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes. 8. Installation selon la revendication 7, de traitement thermique d'un matériau, comprenant au moins un échangeur thermique à vis, et un organe moteur d'entraînement dudit échangeur reliés par undit dispositif d'accouplement (7) de type cardan double (1, 2, 3). 9. Dispositif d'accouplement (7) de deux arbres aptes à être mis en rotation, conçu pour autoriser l'agencement desdits deux arbres en rotation selon la revendication 1. 10. Dispositif, selon la revendication 9, constitué de : - une chape centrale (1) comprenant deux flasques (11) opposées, d'orientation sensiblement parallèle à l'axe de rotation (6) desdits arbres (4,5), deux fourches (2) comprenant chacune deux ailes (21) opposées, d'orientation sensiblement parallèle à l'axe de rotation (6) desdits arbres (4, 5), chaque fourche (2) étant solidaire de l'un desdits arbres (4, 5), - deux noix (3), chaque noix (3) étant d'une part logée entre lesdites flasques (11) et articulée avec ladite chape centrale (1) selon un premier axe (13), dit axe de chape, et d'autre part logée entre lesdites ailes (21) d'une desdites fourches (2) et articulée avec ladite fourche (2) selon un second axe (22), dit axe de fourche, l'axe de rotation (6) desdits arbres (4, 5) et les deux axes d'articulation (13, 22) d'une dite noix (3) étant sensiblement perpendiculaires deux à deux.