FR2774438A1 - Seal for ball bearing unit, used in agriculture or public works environments - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un dispositif de protection à chicanes pour roulements.The invention relates to a protection device with baffles for bearings.
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.I1 is known, to protect the bearings from ingress of water or abrasive particles, to use 1) for non-self-aligning bearings, devices to
baffles made in two parts, one of which is
secured to the tree and the other of which is secured to
bearing supporting the bearing, 2) for self-aligning bearings, lip seals,
embedded in the outer ring of the bearing and
coming to rub on the inner ring of said bearing.
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.In general, the self-aligning and non-self-aligning bearings are greased during assembly, while the large bearings have a lubrication orifice drilled in the outer ring, allowing a supply of pressurized grease between the lip seals located on either side. another of the cage retaining the balls; this, until grease flows outwards by lifting the lip of the seals.
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.On very large self-aligning bearings sealed by lip seals, and especially those equipping machinery for quarrying, agricultural work, public works, etc., the lip of the seal located on the side of moving tools is very quickly deteriorated by abrasion under the effect of particles projected by the tools or suspended in the sludge. There is no longer anything to prevent these particles from entering the interior of the bearing and mixing with the grease, which then becomes a kind of abrasive paste which therefore very quickly deteriorates the balls and grooves in the bearing .
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.Thus, all self-aligning bearings, whose lifespan provided by the manufacturer was 5,000 to 10,000 hours, are generally destroyed in less than 100 hours, when used on machines used in a particularly abrasive environment.
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.The first solution that comes to mind to solve this problem is to mount, on the side of the driven tool, between the shaft and the bearing of the bearing, a baffle seal, of the type mentioned above. However, in this case, the clearance maintained at each of the baffles must be sufficient to allow this self-aligning bearing, a longitudinal clearance corresponding to that provided by the manufacturer, to compensate for sometimes significant misalignments. However, if the clearance between the baffles is reduced to the strict minimum, in order to give the baffle sealing device the desired efficiency, it is the capacity for compensating for a misalignment which is reduced and which must be limited. by mechanical stops; otherwise, the baffles tilt relative to each other and rub against each other, which causes rapid deterioration. We would therefore be led, in this case, to considerably increase the clearance between the baffles, to obtain the free movement of the latter by making them lose their effectiveness with respect to water and abrasive dust.
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.The object of the present invention is to remedy these drawbacks. This invention, as characterized, solves the problem of creating a sealing device, with water and abrasive dust, of self-aligning bearings of all diameters, device with which, on the one hand, the Tightness of the bearing is ensured, even under the harshest conditions, and, on the other hand, the initial self-alignment capacity is preserved, without altering the seal or deterioration by parasitic friction.
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.The sealing device for bearings, according to the invention, is mainly characterized in that it consists of two baffles, nested one inside the other while respecting a determined clearance (J), fixing, by embedding, respectively inside and on one side of the upper ring of the bearing, and on the outside and on the side of the inner ring of said bearing, ensuring communication, by baffles, between the inside and the outside of the bearing.
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.The baffles each comprise at least one element and the clearance (J) is determined so as to allow free passage, towards the outside, of the grease introduced under pressure inside the bearing, during the periodic maintenance operations.
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.According to one embodiment of the device, the baffles are cylindrical and coaxial with respect to the axis of rotation of the bearing and the length of these is determined so as to keep the external face of the device slightly set back from the face bearing or bearing holder housing.
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.Preferably, the cylindrical groove placing the baffles in communication with the inside of the bearing is located near the inner ring of the bearing, while the groove mctttn cn communication said baffles with the outside is located as far as possible from the axis of bearing rotation.
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.According to an alternative embodiment of the device according to the invention, at least one of the baffles is provided with a lip seal, mounted so as to allow passage only from the inside to the outside of the bearing.
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.The device internally comprises lip seals, one of which is mounted so as to prevent any passage of grease towards the outside and the one or the others of which are mounted in the opposite direction, that is to say so as to prevent any passage of liquid and / or solid particles from the outside to the inside of the bearing.
Le ou les joints d'étanchéité à lèvre sont montés dans une rainure, réalisée à l'extrémité des chicanes.The lip seal (s) are mounted in a groove formed at the end of the baffles.
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.The advantages obtained, thanks to this invention, consist essentially in the fact that the life of the bearing is maintained at an acceptable level, even under the harshest conditions, and in that the device is easily adaptable to a series bearing, whether it is self-aligning or not and whether it is ball or roller, without any adjustment being necessary.
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.Other characteristics and advantages will appear in the following description of a self-aligning bearing of a stone crusher rotor, equipped with a device with simple reverse and embedded baffles, given by way of nonlimiting example, with regard to annexed drawings, on which
- Figure 1 shows a cross-sectional view
partial of a self-aligning bearing, sealed
by traditional lip seals,
- Figure 2 shows a cross-sectional view
partial of a self-aligning bearing, sealed,
on one side, by a lip seal and, on the other side, by a
device according to the invention,
- Figure 3 shows a longitudinal sectional view
partial of a sealing device according to the invention,
equipped with two additional lip seals.
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. The figures show a self-aligning bearing 10 with an inner ring 11 and an outer ring 12 separated by balls 13 arranged in a cage 14, into which opens a lubrication orifice 121 situated directly above a conduit 21 for supplying grease, drilled, obliquely, in the bearing 20 of said bearing 10, and at the inlet of which is attached a lubricator 22 for pressure lubrication. The cage 14 of the balls 13 is delimited by two plastic washers 15, forcibly engaged inside the outer ring 12 of the bearing 10 and bearing, by a sealing lip 151, on the periphery of the inner ring it the latter, or by a single plastic washer 15, with sealing lip 151, and by a sealing device 30 in two parts 31 and 32, with baffles 311 and 321, optionally provided with a seal seal 40 with lip 41, directed towards the outside of the bearing 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.By examining in more detail FIG. 1, it can be seen that, on this self-aligning bearing 10 mounted in a bearing 20 fixed to the chassis of the stone crusher given as an example, the rotor 50 of which is supported by a shaft 51 introduced into the ring inner 11 of said bearing 10, with the interposition of a shim 52, the plasticized washer 15 with lip 151 and the disengaged part of the inner ring 11 of the bearing 10 are subjected, during operation of the mill, to a significant projection of abrasive elements , which are, taking into account the slight lateral clearance left to the balls 13 relative to the guide groove produced in each of the rings 11, 12, permanently scanned, from the outside towards the inside of the bearing cage 10, by the sealing lip 151 of the plasticized washer 15, which deteriorates very quickly by creating a gap through which the largest particles can pass or become trapped, accelerating the destruction of the lip tightness 151. There is then nothing to prevent the amalgamation of very hard and therefore very abrasive solid particles from the fat trapped between the two plastic washers 15, the kneading of this fat by the cage 14 of the balls 13 and by the balls themselves, which quickly deteriorate and lock up. The bearing 10, definitively destroyed, must then be replaced, often after a very short period of use, much less than that provided by the manufacturer, and, this, at the most unexpected moment, during the execution of a construction site.
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.Referring now to FIG. 2, it can be seen thereon that the plasticized washer 15 with lip 151, situated on the side of the rotor 50 of the mill and previously mounted by the manufacturer, as shown in FIG. 1, has been replaced by a sealing device 30, in two parts 31 and 32, with baffles 311 and 321, mounted between the inner 11 and outer 12 rings of the bearing 10, respecting a clearance (J) just necessary to allow a certain infiltration of grease to the outside, during pressure lubrication.
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.Note that with this means, no more particles can be deposited on the rings 1 1 and 12 of the bearing 10, since this deposit can only be made at the periphery of the sealing device 30, in which the baffles 311, 321 do not open, since these communicate with the outside only in the external flank of the device arranged perpendicular to the shaft 51 of the rotor 50 of the mill, therefore in a position that is not conducive to the accumulation of particles. The width (L) of the external part of the sealing device 30 has also been determined so that the external flank of the latter is set back (r) relative to the corresponding side 23 of the bearing 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.Now examining FIG. 3, it can be seen that, according to this particular embodiment, the effectiveness of the sealing device 30 has been further enhanced by seals 40 with lip 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.Thus, the mounting of a seal 40 with a lip 41 at the end of each of the baffles 311 or 321, in a groove 312 or 322 machined for this, constitutes a double barrier, opposing the progressive introduction of abrasive particles in the gap left between the baffles, or at the reflux of grease laden with particles inside the bearing, following the application, for example, of a slight depression in the lubrication duct, the seals 'sealing 40 having, of course, been arranged for this, so that their lips 41 allow the fat to pass outward but oppose any return of the latter inwardly.
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.The sealing device 30 has, in this example, been produced in the simplest form, that is to say in two parts 31, 32 with a single baffle 311, 321, nested one inside the other in the opposite direction, but there is nothing to prevent an increase in the number of baffles in each of the parts, especially if the width (L) of the device had to be reduced for a question of lateral bulk. The seals 40, mounted at the end of each baffle, are also not limited to lip seals 41, with return spring 42, although these are particularly recommended in this type of case.
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.According to an assembly mode not shown, the bearing 10 is provided, on each side, with a sealing device 30 with baffles, fitted with seals 40 mounted in a direction opposite to the outlet of the grease, on the side drive, and, in the other direction, on the rotor side 50, as shown in FIG. 3. Thus, the grease circulates in the bearing 10 from the drive side towards the rotor side 50, without being able to leave the drive side but capable of coming on the rotor side 50, without being able, however, to flow back inward, entraining solid particles.
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.According to another mounting method not shown, but derived from the above described, the sealing of the baffle device 30, located on the drive side, is ensured in both directions, by reversing the mounting direction of one of the seals 40 fitted to said device 30, in order, for example, to prohibit the entry of water or particles through the seal 40 situated on the side of the outlet of the labyrinth, towards the outside, while maintaining the prohibition of the passage of grease towards the outside by the other seal 40, located on the side of the entrance to the labyrinth, towards the inside of the bearing 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. The application of the sealing device according to the invention is obviously not limited to the protection of the self-aligning bearings, nor to the above-mentioned mounting methods, because there is nothing to prevent their use on other types of bearings, or in combination with bearings, or with other rotating members, subject to minor adaptations obvious to the skilled person, allowing, for example, to fix one of the elements of the device directly on a tree and the other directly on a fixed part.
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