Brevet FR3162069A1 — publié le 20251114

[Palier à roulement doté de joints d’étanchéité et d’une bague d’espacement perforée entre lesdits joints d’étanchéité] Le palier à roulement comprend une première bague (10) et une deuxième bague (12) aptes à tourner de manière concentrique l’une par rapport à l’autre, le palier à roulement comprenant en outre au moins deux joints d’étanchéité (38) et une bague d’espacement (52) agencée axialement entre les deux joints d’étanchéité (38) et comprenant un rebord (54) qui fait saillie radialement vers l’extérieur en direction de la deuxième bague (12), et une collerette axiale annulaire (56), la bague d’espacement (52) comprenant au moins un trou axial (58). Référence : figure 4 Palier à roulement doté de joints d’étanchéité et d’une bague d’espacement perforée entre lesdits joints d’étanchéité Domaine technique de l’invention La présente invention se rapporte au domaine des paliers à roulement. L’invention se rapporte en particulier au domaines des paliers à roulement de grand diamètre ayant une bague intérieure et une bague extérieure agencées de manière concentrique autour d'un axe de rotation s’étendant dans une direction axiale. De tels paliers à roulement de grand diamètre peuvent être utilisés par exemple dans des applications marines, par exemple dans une centrale électrique à turbine utilisant l’énergie marémotrice ou marine, ou dans un tunnelier, ou dans un engin d’exploitation minière ou dans une éolienne. Un palier à roulement de grand diamètre comprend généralement deux bagues intérieure et extérieure concentriques, et au moins une rangée d’éléments roulants, tels que des rouleaux ou des billes, agencés entre les bagues. Le palier comprend également des joints d’étanchéité disposés entre les bagues intérieure et extérieure afin de définir un espace fermé à l’intérieur duquel les éléments roulants sont agencés. Les paliers à roulement de grand diamètre sont généralement utilisés dans des environnements agressifs, en particulier dans des applications marines. Des joints d’étanchéité empêchent des éléments extérieurs, tels que de la poussière, des particules abrasives, des espèces aquatiques et marines, par exemple du plancton et des algues, de pénétrer à l’intérieur dudit palier et d’endommager ses composants. Ces éléments extérieurs peuvent également altérer le joint d’étanchéité lui-même, ce qui mène à une réduction de la durée de vie utile du joint d’étanchéité. Etat de la technique antérieure Généralement, une pluralité de joints d’étanchéité adjacents supplémentaires est située sur le côté avant du palier, lequel côté est directement en contact avec les environnements agressifs, par exemple avec l’eau salée. Ces joints d’étanchéité supplémentaires sont fixés à un anneau d’étanchéité d’une des bagues intérieure et extérieure et comprennent une lèvre d’étanchéité en contact glissant avec une surface de roulement d’un anneau d’étanchéité de l’autre bague. Par conséquent, plusieurs chambres extérieures fermées adjacentes sont délimitées entre les lèvres d’étanchéité des joints d’étanchéité adjacents. Les joints d’étanchéité peuvent être séparés par une bague d’espacement annulaire à peine positionnée pendant l’assemblage du fait de sa taille et de son ajustement. Il est donc souhaitable qu’un palier à roulement comprenne des éléments d’étanchéité efficaces qui empêchent l’entrée d’éléments extérieurs, de durée de vie utile accrue, particulièrement dans un environnement agressif, et faciles à mettre en œuvre. Un objectif de la présente invention est de résoudre les difficultés ci-dessus. L'invention se rapport à un palier à roulement comprenant une première bague et une deuxième bague aptes à tourner de manière concentrique l’une par rapport à l’autre, et au moins une rangée d’éléments roulants agencés entre des premier et deuxième chemins de roulement desdites première et deuxième bagues, la première bague comprenant au moins une première bague de roulement dotée dudit premier chemin de roulement, et la deuxième bague comprenant au moins une deuxième bague de roulement dotée dudit deuxième chemin de roulement, le palier à roulement comprenant en outre au moins deux joints d’étanchéité ayant chacun un talon annulaire monté sur une surface cylindrique de la première bague, et au moins une lèvre d’étanchéité en contact de friction avec la deuxième bague. Le palier à roulement comprend également une bague d’espacement montée sur la première bague et agencée axialement entre les talons annulaires des deux joints d’étanchéité. Selon un aspect de l’invention, la bague d’espacement comprend au moins un trou axial. Le trou axial est très efficace à des fins de manipulation pendant l’assemblage ou le désassemblage du palier à roulement, car un boulon ou tout autre outil peut être inséré à l’intérieur. Avantageusement, le trou axial est un trou traversant axial s’ouvrant de chaque côté sur l’un des joints d’étanchéité. Ainsi, la bague d’espacement peut être manipulée depuis chaque côté. En variante, le trou axial peut être un trou borgne. De préférence, le trou axial comprend un taraudage. Dans un mode de réalisation, la bague d’espacement comprend deux trous axiaux positionnés à des positions diamétralement opposées. Dans un autre mode de réalisation, la bague d’espacement comprend plus de deux trous axiaux, chaque trou axial étant équidistant des deux trous axiaux adjacents. Dans un mode de réalisation, la bague d’espacement comprend au moins trois segments dissociables circonférentiellement adjacents formant ladite bague d’espacement, chaque segment comprenant au moins un trou axial s’ouvrant de chaque côté sur l’un des joints d’étanchéité. Dans un mode de réalisation, chaque segment comprend seulement un trou axial positionné au centre de la longueur circonférentielle desdits segments. Dans un autre mode de réalisation, chaque segment comprend au moins deux trous axiaux, chaque trou axial étant positionné régulièrement le long de la longueur circonférentielle de chaque segment. Dans un autre mode de réalisation, la bague d’espacement est réalisée en une partie. Dans un mode de réalisation particulier, le palier à roulement comprend au moins trois joints d’étanchéité et deux bagues d’espacement espacées l’une de l’autre par l’un des joints d’étanchéité qui est interposé axialement. Avantageusement, la bague d’espacement comprend un rebord qui fait saillie radialement vers l’extérieur en direction de la deuxième bague, le rebord s’étendant de façon oblique avec une surface de support inclinée dans la même direction que la lèvre d’étanchéité de l’un des joints d’étanchéité, et une collerette axiale annulaire qui bloque radialement le talon annulaire de l’autre joint d’étanchéité dans une direction radialement vers l’extérieur. De préférence, la bague d’espacement bute radialement contre la surface cylindrique de la première bague, car le talon annulaire de chaque joint d’étanchéité bute radialement contre ladite surface cylindrique. Avantageusement, les segments sont fabriqués par fabrication additive et/ou par estampage et/ou par tournage et/ou par meulage. Dans un mode de réalisation, la première bague est la bague intérieure et la deuxième bague est la bague extérieure. En variante, la première bague est la bague extérieure et la deuxième bague est la bague intérieure. Brève description des figures La présente invention et ses avantages seront mieux compris en étudiant la description détaillée de modes de réalisation spécifiques donnés à titre d’exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels : - la FIG. 1 est une section transversale d'un palier à roulement selon l’invention, - la FIG. 2 est une section transversale partielle du palier à roulement de la FIG. 1 selon d’autres plans de coupe, - la FIG. 3 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation d’une bague d’espacement du palier à roulement de la FIG. 1 , et - la FIG. 4 est une vue schématique d'un deuxième mode de réalisation d’une bague d’espacement segmentée du palier à roulement de la FIG. 1 . Description détaillée de l’invention Le palier à roulement 1 tel qu’il est illustré à la FIG. 1 est un palier à roulement de grand diamètre comprenant une première bague 10 et une deuxième bague 12. Dans l’exemple illustré, la première bague 10 est la bague extérieure tandis que la deuxième bague 12 est la bague intérieure. Le palier à roulement 1 peut par exemple être utilisé dans une centrale électrique à turbine utilisant l’énergie marémotrice ou marine, un tunnelier, une éolienne, une grande grue offshore ou toutes autres applications utilisant un palier à roulement de grand diamètre. Les bagues extérieure et intérieure 10, 12 sont concentriques et s’étendent axialement le long de l’axe de rotation de palier (non représenté) qui s’étend dans une direction axiale. Dans cet exemple illustré, les bagues 10, 12 sont de type plein. La bague extérieure 10 comprend une première bague de roulement 14 et un anneau d’étanchéité 16 fixé à la première bague de roulement 14. La bague intérieure 12 comprend également une deuxième bague de roulement 18 et un anneau d’étanchéité 20 fixé à la deuxième bague de roulement 18. En variante, la bague de roulement 18 et l’anneau d’étanchéité 20 peuvent être réalisés en une partie. L’anneau d’étanchéité 16 de la bague extérieure entoure partiellement et radialement l’anneau d’étanchéité 20 de la bague intérieure. Dans l’exemple illustré, le palier à roulement comprend également deux rangées de billes 22, 24 qui sont agencées entre des premiers chemins de roulement 26, 28 de la première bague de roulement 14 de la bague extérieure et des deuxièmes chemins de roulement 30, 32 de la deuxième bague de roulement 18 de la bague intérieure. La deuxième bague de roulement 18 de la bague intérieure comprend une surface cylindrique extérieure 18a à partir de laquelle les chemins de roulement 30, 32 sont formés. Les chemins de roulement 30, 32 sont orientés radialement vers l’extérieur. La deuxième bague de roulement 18 comprend également une surface cylindrique intérieure ou un alésage 18b qui est radialement opposé à la surface extérieure 18a. La deuxième bague de roulement 18 comprend en outre deux première et deuxième surfaces frontales opposées 18c, 18d qui délimitent axialement la surface extérieure 18a et l’alésage 18b. Les surfaces frontales 18c, 18d délimitent l’épaisseur axiale de la deuxième bague de roulement 18. La première bague de roulement 14 de la bague extérieure comprend une surface cylindrique extérieure 14a et une surface cylindrique 14b qui est radialement opposée à la surface extérieure 14a et à partir de laquelle les chemins de roulement 26, 28 sont formés. Les chemins de roulement 26, 28 sont orientés radialement vers l’intérieur. La première bague de roulement 14 comprend en outre deux première et deuxième surfaces frontales opposées 14c, 14d qui délimitent axialement la surface extérieure 14a et la surface cylindrique 14b. Les surfaces frontales 14c, 14d délimitent l’épaisseur axiale de la première bague de roulement 14. Le palier à roulement comprend en outre, axialement sur chaque côté des bagues de roulement 14 et 18, un joint d’étanchéité annulaire 34, 36 monté sur la première bague de roulement 14 et prévu pour fermer l’espace radial qui existe entre les bagues de roulement 14, 18. Cet espace radial est défini entre la surface 14b de la première bague de roulement 14 et la surface extérieure 18a de la deuxième bague de roulement 18. Un espace de roulement fermé annulaire (non référencé) est défini entre les bagues de roulement 14, 18 et les joints d’étanchéité 34, 36 dans lesquels les rangées de billes 22, 24 sont logées. Avantageusement, l’espace de roulement est rempli de lubrifiant. Chaque joint d’étanchéité 34, 36 est monté dans une rainure (non référencée) formée sur la surface cylindrique 14b de la première bague de roulement 14 et vient en contact avec la deuxième bague de roulement 18. Le joint d’étanchéité 34 vient en contact avec la surface extérieure 18a de la deuxième bague de roulement 18. Le joint d’étanchéité 36 vient en contact avec la surface extérieure 18a de la deuxième bague de roulement 18. En variante, il pourrait être possible de prévoir un agencement inversé pour au moins l’un des joints d’étanchéité 34, 36 avec ledit joint d’étanchéité monté sur la deuxième bague de roulement 18 et venant en contact de friction avec la première bague de roulement 14. L’anneau d’étanchéité 16 de la bague extérieure est monté axialement en contact contre la surface frontale 14d de la première bague de roulement 14. L’anneau d’étanchéité 16 fait saillie axialement par rapport à la première bague de roulement 14. L’anneau d’étanchéité 16 est attaché ou fixé de manière inversée à la première bague de roulement 14. L’anneau d’étanchéité 16 entoure partiellement et radialement l’anneau d’étanchéité 20 de la bague intérieure. Chacun des anneaux d’étanchéité 16, 20 peut être constitué d’acier inoxydable ou d’acier traité avec un traitement de peinture ou anti-corrosion. L’anneau d’étanchéité 16 comprend également une lèvre d’étanchéité 37 s’étendant à partir dudit anneau d’étanchéité 16 en direction de l’anneau d’étanchéité 20 afin d’empêcher du sable ou des particules de pénétrer entre la première bague 10 et la deuxième bague 12. Comme illustré plus précisément à la FIG. 2 , une pluralité d’anneaux d’étanchéité annulaires successifs sont situés radialement entre la première bague de roulement 14 de la bague extérieure et l’anneau d’étanchéité 20 de la bague intérieure. Dans l’exemple illustré, le palier à roulement est doté de premier, deuxième et troisième joints d’étanchéité successifs 38, 40 et 42 supportés par la première bague de roulement 14 de la bague extérieure. Les joints d’étanchéité 38, 40 et 42 sont agencés successivement dans la direction axiale. Les joints d’étanchéité 38, 40 et 42, ainsi que les joints d’étanchéité annulaires 34 et 36, peuvent être constitués de matière élastomère, par exemple de polyuréthane. Les joints d’étanchéité sont destinés à limiter l'infiltration de liquides, de particules et de poussière provenant de l’environnement sous-marin entre la bague intérieure et la bague extérieure. Les premier, deuxième et troisième joints d’étanchéité successifs 38, 40 et 42 sont disposés axialement vers l’extérieur par rapport au joint d’étanchéité annulaire 34. Chaque joint d’étanchéité est doté d'un talon annulaire 44 et d’une lèvre d’étanchéité 46 faisant saillie à partir dudit talon 44. Dans l’exemple illustré, chaque lèvre d’étanchéité 46 s’étend vers l’intérieur et de façon oblique à partir du talon annulaire 44. Chaque lèvre d’étanchéité 46 s’étend de façon oblique vers l’extérieur. Les lèvres d’étanchéité 46 sont flexibles dans la direction radiale. Chaque lèvre d’étanchéité 46 est déformée élastiquement et en contact de friction glissant avec une surface de contact glissant de la deuxième bague 12, de préférence une surface du deuxième anneau d’étanchéité 20, par exemple au même niveau que la surface extérieure 18a. La surface cylindrique 14b est plus précisément dotée d'une rainure annulaire 48 ouverte radialement en direction de la bague extérieure 10. La rainure annulaire 48 est axialement bornée entre un épaulement 50 et le premier anneau d’étanchéité 16. Cet épaulement 50 est formé lors d'un enlèvement de matière sur la surface cylindrique 14b. Les joints d’étanchéité 34, 38, 40 et 42 sont montés sur la surface cylindrique 14b, plus précisément dans la rainure annulaire 48. Le palier à roulement comprend également une première et une deuxième bague d’espacement 52 agencées dans la rainure annulaire 48. Les bagues d’espacement 52 sont annulaires. La première bague d’espacement 52 est montée axialement entre les talons annulaires 44 des joints d’étanchéité 38 et 40 respectivement. La deuxième bague d’espacement 52 est montée axialement entre les talons annulaires 44 des joints d’étanchéité 40 et 42 respectivement. Dans le mode de réalisation illustré, les deux bagues d’espacement 52 sont similaires. Chaque bague d’espacement 52 comprend un rebord 54 qui fait saillie radialement vers l’extérieur en direction de la deuxième bague 12. Le rebord 54 s’étend de façon oblique et est doté d’une surface de support inclinée dans la même direction que la lèvre d’étanchéité 46 de l’un des joints d’étanchéité, par exemple le deuxième joint d’étanchéité 40, afin d’empêcher toute inversion de la lèvre d’étanchéité 46. La bague d’espacement 52 comprend en outre une collerette axiale annulaire 56 qui bloque radialement le talon annulaire 44 d’un autre joint d’étanchéité opposé au joint d’étanchéité du paragraphe précédent, à savoir le joint d’étanchéité 38, dans une direction radialement vers l’extérieur. Les talons annulaires 44 des joints d’étanchéité 38, 40 et 42 axialement adjacents sont maintenus axialement entre le premier anneau d’étanchéité 16, les différentes bagues d’espacement 52, et le joint d’étanchéité 34, lui-même maintenu par l’épaulement 50. De plus, les talons annulaires 44 sont maintenus radialement entre la collerette axiale annulaire 56 et la surface cylindrique 14b, plus précisément la surface cylindrique 14b à l’intérieur de la rainure annulaire 48. Dans le mode de réalisation illustré à la FIG. 3 , les bagues d’espacement 52 sont en outre dotées d’un trou axial 58, plus précisément de deux trous axiaux 58 dans des positions diamétralement opposées. Un trou axial 58 est réalisé à des fins de manipulation pendant l’assemblage ou le désassemblage du palier à roulement. Plus de trous axiaux peuvent être réalisés dans une bague d’espacement 52, par exemple trois ou quatre, chaque trou axial 58 étant positionné de manière équidistante des deux trous axiaux adjacents 58. De préférence, les trous axiaux 58 sont des trous traversants axiaux 58 s’ouvrant de chaque côté sur l’un des joints d’étanchéité 38, 40 et respectivement 40, 42. Avantageusement, chaque trou axial 58 comprend un taraudage afin de faciliter l'insertion d’une vis ou d'un boulon et de fixer la bague d’espacement 52 à une machine de levage. Chaque bague d’espacement 52 comprend également une rainure annulaire 60 en regard de la surface cylindrique 14b de la première bague 10. La rainure annulaire 60 est destinée à être en communication fluidique avec des canaux radiaux (non représentés) à travers la bague d’espacement 52 pour tester l’étanchéité, par exemple un test de fuite d’air, ou à des fins de lubrification. Un deuxième mode de réalisation d'une bague d’espacement 52 est représenté partiellement à la FIG. 4 , la bague d’espacement 52 est divisée dans la direction circonférentielle. La bague d’espacement 52 est segmentée. La bague d’espacement 52 comprend au moins trois segments circonférentiels 62 successifs dissociables adjacents circonférentiellement formant ladite bague d’espacement 52. Une bague d’espacement 52 peut comprendre entre 3 et 50 segments 62, de préférence entre 3 et 25 segments. Chaque segment 62 est doté d’une première extrémité et d’une deuxième extrémité qui délimitent ledit segment dans la direction circonférentielle. La première extrémité d’un segment 62 bute dans la direction circonférentielle contre la deuxième extrémité d'un segment successif 62, et la deuxième extrémité dudit segment 62 bute dans la direction circonférentielle contre la première extrémité d’un autre segment successif 62. Dans un mode de réalisation, les segments 62 peuvent être identiques les uns aux autres. Pendant l’assemblage, chaque segment 62 est positionné contre un joint d’étanchéité et tous les segments 62 forment ensemble la bague d’espacement 52. Le dernier segment 62 devant être positionné peut être réglé en termes de longueur et de position par rapport à l’espace libre encore disponible afin de créer un effet clé de voûte et produire la rigidité souhaitée de la bague d’espacement 52. Ces segments 62 sont faciles à installer axialement pendant l’assemblage du palier à roulement 1. Ces segments 62 sont également faciles à retirer et à remplacer par de nouveaux éléments pendant une opération de maintenance. Par ailleurs, ces segments 62 permettent de réduire au minimum l’impact d’une déformation de la bague d’espacement 52, en particulier pour un grand diamètre, par exemple de plus d'un mètre. Dans ce mode de réalisation, chaque segment 62 peut comprendre un trou axial 58, ledit trou axial 58 étant ici positionné au centre de la longueur circonférentielle dudit segment 62. Le trou axial 58 est prévu à des fins de manipulation pendant l’assemblage ou le désassemblage du palier à roulement. Dans un mode de réalisation, chaque segment 62 peut comprendre plus de deux trous axiaux 62, chaque trou axial 62 étant positionné régulièrement le long de la longueur circonférentielle de chaque segment 62. Avantageusement, chaque trou axial 62 comprend un taraudage afin de faciliter l'insertion d’une vis ou d'un boulon et de fixer la bague d’espacement 52 à une machine de levage. Avantageusement, le trou axial 62 est un trou traversant. Chaque bague d’espacement 52 comprend également une rainure annulaire 60 en regard de la surface cylindrique 14b de la première bague 10. La rainure annulaire 60 est destinée à être en communication fluidique avec des canaux radiaux (non représentés) à travers la bague d’espacement 52 pour tester l’étanchéité, par exemple un test de fuite d’air, ou à des fins de lubrification. En variante, le palier à roulement 1 peut comprendre un nombre différent de joints d’étanchéité ou de bagues d’espacement. Autrement, comme mentionné précédemment, dans les exemples illustrés, la première bague du palier à roulement est la bague extérieure tandis que la deuxième bague est la bague intérieure. Comme variante, il pourrait être possible de prévoir un agencement inversé avec la première bague formant la bague intérieure et la deuxième bague formant la bague extérieure. Dans les exemples décrits, le palier à roulement comprend deux rangées d’éléments roulants. En variante, le palier à roulement peut comprendre seulement une rangée d’éléments roulants, ou trois ou plus de trois rangées d’éléments roulants. Dans l’exemple illustré, les éléments roulants sont des billes. Le palier à roulement peut comprendre d’autres types d’éléments roulants, par exemple des rouleaux. Palier à roulement (1) comprenant une première bague (10) et une deuxième bague (12) aptes à tourner de manière concentrique l’une par rapport à l’autre, et au moins une rangée d’éléments roulants (22) agencés entre des premier et deuxième chemins de roulement (26, 30) desdites première et deuxième bagues, la première bague (10) comprenant au moins une première bague de roulement (14) dotée dudit premier chemin de roulement (26), et la deuxième bague (12) comprenant au moins une deuxième bague de roulement (18) dotée dudit deuxième chemin de roulement (30), le palier à roulement (1) comprenant en outre au moins deux joints d’étanchéité (38, 40) ayant chacun un talon annulaire (44) monté sur une surface cylindrique (14b) de la première bague (10) et une lèvre d’étanchéité (46) en contact de friction avec la deuxième bague, et au moins une bague d’espacement (52) montée sur la première bague (10) et agencée axialement entre les talons annulaires (44) des deux joints d’étanchéité (38, 40), caractérisé en ce que la bague d’espacement (52) comprend au moins un trou axial (58). Palier à roulement (1) selon la revendication 1, dans lequel le trou axial (58) est un trou traversant axial (58) s’ouvrant de chaque côté sur l’un des joints d’étanchéité (38, 40). Palier à roulement (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le trou axial (58) comprend un taraudage. Palier à roulement (1) selon n’importe lesquelles des revendications précédentes 1 à 3, dans lequel la bague d’espacement (52) comprend au moins deux trous axiaux (58) positionnés à des positions diamétralement opposées. Palier à roulement (1) selon n’importe lesquelles des revendications précédentes 1 à 4, dans lequel la bague d’espacement (52) comprend plus de deux trous axiaux (58), chaque trou axial (58) étant équidistant des deux trous axiaux adjacents (58). Palier à roulement (1) selon n’importe lesquelles des revendications précédentes 1 à 5, dans lequel la bague d’espacement (52) comprend au moins trois segments dissociables (62) circonférentiellement adjacents formant ladite bague d’espacement (52), chaque segment comprenant au moins un trou axial (58). Palier à roulement (1) selon la revendication 6, dans lequel chaque segment (62) comprend seulement un trou axial (58) positionné au centre de la longueur circonférentielle desdits segments (62). Palier à roulement (1) selon la revendication 6, dans lequel chaque segment (62) comprend au moins deux trous axiaux (58), chaque trou axial (58) étant positionné régulièrement le long de la longueur circonférentielle de chaque segment (62). Palier à roulement (1) selon n’importe lesquelles des revendications précédentes 1 à 8, comprenant au moins trois joints d’étanchéité (38, 40, 42) et deux bagues d’espacement (52) espacées l’une de l’autre par l’un des joints d’étanchéité (38, 40, 42) qui est interposé axialement. Palier à roulement (1) selon n’importe lesquelles des revendications précédentes 1 à 9, dans lequel la bague d’espacement (52) comprend un rebord (54) qui fait saillie radialement vers l’extérieur en direction de la deuxième bague (12), le rebord (54) s’étendant de façon oblique avec une surface de support inclinée dans la même direction que la lèvre d’étanchéité (46) de l’un des joints d’étanchéité (40), et une collerette axiale annulaire (56) qui bloque radialement le talon annulaire de l’autre joint d’étanchéité (38) dans une direction radialement vers l’extérieur.