La présente invention concerne un type de douille de frottement assurant l'étanchéité entre un joint à lèvre et un arbre tournant, ainsi que son dispositif de blocage interne utilisable en d'autres applications
Les montages d'étanchéité actuels, utilisant le joint à lèvre, sont conçus sans ou avec douille de frottement intermédiaire entre le joint et 11 arbre tournant
La première solution est formellement déconseillée par tous les fabricants de joints d'étanchéité à lèvre .En effet, outre que la liaison directe joint/arbre tournant implique une contraignante et couteuse mise en oeuvre de 1' arbre dans son ensemble (choix d'un acier de cémentation uu nitruration, ébauche, cémentation ou nitruration de la portée du joint, traitement thermique, redressage, finition usinage, rectification en plongée de la portée du joint), elle entraine la formation rapide d'une gorge sur l'arbre, du fait d'un effet abrasif lié à un serrage important de la livre du joint, à laquelle un ressort de brSdage est incorporé . Or, cette détérioration périphérique a les plus graves conséquences lorsqu'il s'agit de remplacer un joint défectueux, étant donné que la lèvre d'un nouveau joint ne doit, en aucune façon, coincider avec l'ancienne portée
La deuxième solution est, quant à elle, préconisée sans exception par tous les fabricants de joints d'étanchéité à lèvre .Malheureusement, les douilles de frottement en question n'existent pas actuellement sur le marché des composants industriels . Cette carence oblige, par conséquent, les utilisateurs soit à appliquer encore la liaison directe avec les conséquences que cela entraine (fuites rapides et remplacements fréquents du joint), soit à fabriquer euxmêmes et au prix fort ces douilles de frottement, selon diverses techniques quant à la manière d'assurer leur blocage en rotation et en axial sur l'arbre tournant (entretoisage bloqué mécaniquement, blocage par vis radiale, frettage à la presse ou à chaud
La douille de frottement selon l'invention s'attache à combler toutes les lacunes actuelles liées à l'association joint d'étanchéité à lèvre/arbre tournant, en proposant un produit simple, doté d'un dispositif de blocage autonome, de manière à répondre techniquement et économiquement aux nécessités du problème
Cette douille de frottement se compose essentiellement d' une bague pourvue de 2 gorges intérieures . L'une, de forme rectangulaire, est destinée à recevoir un joint torique
L'autre, de forme trapézoldale, sert de logement à un anneau ouvert de section ronde et en acier traité(acier à ressort).The present invention relates to a type of friction bushing sealing between a lip seal and a rotating shaft, and its internal locking device used in other applications
The current sealing assemblies, using the lip seal, are designed without or with an intermediate friction sleeve between the seal and 11 rotating shaft
The first solution is formally discouraged by all manufacturers of lip seals. In fact, besides the direct connection joint / rotating shaft implies a constraining and expensive implementation of 1 'tree as a whole (choice of a carburizing steel uu nitriding, roughing, cementation or nitriding of the range of the joint, heat treatment, straightening, machining finishing, grinding of the joint range), it causes the rapid formation of a groove on the shaft, made of an abrasive effect related to a significant tightening of the pound of the joint, to which a bending spring is incorporated. However, this peripheral deterioration has the most serious consequences when it comes to replacing a defective seal, since the lip of a new seal must in no way coincide with the old range.
The second solution is, for its part, recommended without exception by all manufacturers of lip seals. Unfortunately, the friction bushings in question do not currently exist on the market for industrial components. This deficiency therefore requires the users to either apply the direct connection with the consequences that this entails (frequent leaks and frequent replacements of the joint), or to manufacture themselves and at a high price these friction sleeves, according to various techniques as to how to ensure their locking in rotation and in axial position on the rotating shaft (mechanically locked bracing, radial screw locking, press or hot shrinking)
The friction bushing according to the invention aims to fill all the current gaps related to the association seal lip / rotating shaft, proposing a simple product, with a self-locking device, so as to respond technically and economically to the needs of the problem
This friction sleeve consists essentially of a ring provided with 2 inner grooves. One, of rectangular shape, is intended to receive an O-ring
The other, trapezoidal shape, serves as housing for an open ring of round section and treated steel (spring steel).
Sur l'une des faces axiales de la bague, des taraudages sont pratiqués et destinés à recevoir des vis de serrage
Ainsi, lorsque l'on agit sur celles-ci dans le sens du vissage, l'anneau se trouve repoussé sur la face inclinée de la gorge intérieure trapézordale et l'effet de coin qu'il re çoit et imprime radialement sur l'arbre tournant, permet d' obtenir une liaison très efficace entre la douille de frottement et l'arbre tournant
Sur la même face axiale de la bague se trouve également une petite goupille qui, en pénétrant à l'intérieur de la gorge trapézoidale, empêche que l'une des vis de serrage se présente face à la partie immatérielle de l'anneau ouvert
L'appui vis de serrage/anneau ouvert peut être amélioré, si nécessaire, soit par un léger plat sur l'anneau ouvert, soit par l'interposition d'une rondelle plate ouverte
Sur l'extérieur de la douille de frottement sont pratiqués 2 chanfreins d'extrémité, permettant de monter facilement le joint d'étanchéité sans détériorer sa lèvre
La douille de frottement selon l'invention est la principale des nombreuses possibilités d'application du dispositif de blocage en rotation et en axial par frettage d'un anneau ouvert, qui est la particularité essentielle du brevet .Ce dispositif mécanique peut, en effet, s'adapter à d'autres composants industriels de grande diffusion réclamant une immobilisation en rotation ou en axial, ou rotation et axial associés, sous efforts nuls ou modérés, tels que:douille-écrou de frottement, écrou de serrage, bride porte-joint d'étanchéité,couvercle de fermeture,bague intérieure et bague extérieure de roulement à billes ou à rouleaux
La figure I représente la douille de frottement selon 1' invention en coupe longitudinale avec le joint torique et 1' anneau ouvert montés et les vis de serrage, ainsi que la goupille d'orientation de l'anneau ouvert,en situation de pré montage.le joint d'étanchéité à lèvre est aussi représenté
La figure 2 représente la douille de frottement en vue axiale extérieure, avec positionnement des vis de serrage et de la goupille d'orientation de l'anneau ouvert
La figure 3 représente la douille de frottement à une échelle agrandie, en situation d'assemblage de ses éléments constitutifs
La figure 4 représente la douille de frottement à une échelle agrandie, en situation de montage et de blocage sur un arbre tournant
Les figures 5 et 6 représentent l'anneau ouvert
La figure 7 représente une douille-écrou de frottement munie du même dispositif de blocage en rotation et en axial que-la douille de frottement selon l'invention
La figure 8 représente un écrou de serrage muni du même dispositif de blocage en rotation et en axial que la douille de frottement selon l'invention
La figure 9 représente une bride ou un couvercle de fermeture muni du même dispositif de blocage en rotation et en axial que la douille de frottement selon l'invention, mais avec action de blocage vers l'extérieur
La figure 10 représente le dispositif de blocage en rotation et en axial par frettage d'un anneau ouvert, adapté à une bague intérieure de roulement à billes ou à rouleaux
La figure 11 représente le dispositif de blocage en rotation et en axial par frettage d'un anneau ouvert, adapté à une bague extérieure de roulement à billes ou à rouleaux
La figure 12 représente le diagramme des zones de frettage de l'anneau ouvert
La douille de frottement pour joint d'étanchéité à lèvre (J) représentée principalement par les figures 1 et 2 comporte une bague (1) ayant une gorge intérieure de forme tra pézoldale destinée à recevoir un anneau ouvert (2) et une gorge intérieure de forme rectangulaire servant de logement à un joint torique (5) dont la fonction est d'assurer 1' étanchéité statique entre la bague (i) et l'arbre tournant
Sur l'une des faces de la bague (1), des taraudages (8) sont pratiqués pour recevoir des vis de serrage (3) à 6 pans creux en acier traité . Le nombre de celles-ci peut varier selon le diamètre de la bague (1) . On one of the axial faces of the ring, threads are made and intended to receive clamping screws
Thus, when it acts on them in the direction of screwing, the ring is pushed back on the inclined face of the trapezial inner groove and the wedge effect it receives and radially prints on the shaft turning, makes it possible to obtain a very effective connection between the friction sleeve and the rotating shaft
On the same axial face of the ring is also a small pin which, penetrating inside the trapezoidal groove, prevents one of the clamping screws from facing the immaterial part of the open ring
The clamping screw / open ring support can be improved, if necessary, either by a light flat on the open ring, or by the interposition of an open flat washer
On the outside of the friction sleeve are 2 end chamfers, allowing to easily mount the seal without damaging its lip
The friction sleeve according to the invention is the main of the many possibilities of application of the locking device in rotation and axial by shrinking of an open ring, which is the essential feature of the patent .This mechanical device can, in fact, to adapt to other industrial components of large diffusion requiring immobilization in rotation or in axial, or associated rotation and axial, under zero or moderate forces, such as: nut-nut of friction, nut of tightening, flange-seal sealing, closing lid, inner ring and outer ring of ball or roller bearing
FIG. 1 shows the friction bushing according to the invention in longitudinal section with the O-ring and the open ring mounted and the clamping screws, as well as the orientation pin of the open ring, in the pre-assembly situation. the lip seal is also shown
Figure 2 shows the friction sleeve in external axial view, with positioning of the clamping screws and the orientation pin of the open ring
FIG. 3 represents the friction bushing on an enlarged scale, in the assembly situation of its constituent elements
FIG. 4 shows the friction sleeve on an enlarged scale, in a mounting and locking situation on a rotating shaft
Figures 5 and 6 show the open ring
FIG. 7 shows a friction nut-bushing provided with the same locking device in rotation and in axial direction as the friction bushing according to the invention
FIG. 8 represents a clamping nut provided with the same rotational and axial locking device as the friction bushing according to the invention.
FIG. 9 represents a closure flange or cover provided with the same rotation and axial blocking device as the friction bushing according to the invention, but with an outward blocking action;
FIG. 10 shows the locking device in rotation and in axial form by shrinking of an open ring, adapted to an inner race of ball or roller bearing.
FIG. 11 shows the locking device in rotation and in axial form by shrinking of an open ring, adapted to an outer race of ball or roller bearing.
Figure 12 shows the diagram of the shrinking zones of the open ring
The friction sleeve for a lip seal (J) shown mainly in FIGS. 1 and 2 comprises a ring (1) having an internal groove of trapezoidal shape intended to receive an open ring (2) and an internal groove of rectangular shape for housing an O-ring (5) whose function is to provide a static seal between the ring (i) and the rotating shaft
On one of the faces of the ring (1), threads (8) are formed to receive clamping screws (3) hexagon treated steel. The number of these may vary depending on the diameter of the ring (1).
Sur cette même face, un perçage axial (9) reçoit une petite goupille (4) qui pénètre à l'intérieur de la gorge tra pézoidale et a pour rôle, dans la mesure où: cyb < ss ,d'empêcher que l'une des vis de serrage (3) se présente face à la partie immatérielle (angle O6 ) de l'anneau ouvert (2)
2 chanfreins (7) pratiqués aux extrémités du diamètre extérieur de la bague (1) permettent de monter le joint d' étanchéité (J) sans détériorer sa lèvre
Tous les éléments constitutifs de la douille de frottement étant assemblés selon la figure 3, le blocage de celleci sur l'arbre tournant s'effectue selon la figure 4 .A savoir : en serrant les vis (3), de manière à faire subir à l'anneau ouvert (2) un puissant effet de coin entre la face inclinée (6) de la gorge trapézoidale et le diamètre de 1' arbre tournant
Le blocage en rotation dans les 2 sens et en axial entre la douille de frottement et l'arbre tournant est ainsi réalisé de la façon la plus efficace, c'est à dire par frettage sectoriel de l'anneau ouvert (2), suivant des zones de force (15) telles que représentées par la figure 12
Le démontage douille de frottement/arbre tournant s'effectue tout simplement en desserrant les vis (3) . Lors de cette opération, pour faciliter, si nécessaire, l'expansion et le recul de l'anneau ouvert (2) au fond de la gorge tra pézoldale, il suffit d'imprimer un mouvement de rotation à la douille de frottement en utilisant le trou de la goupille (9), celle-ci étant en retrait de la face de la bague(1), comme point d'appui pour un outillage frappant (marteau et chasse-goupille par exemple)
La portée des vis de serrage (3) contre 11 anneau ouvert (2) peut être améliorée, si nécessaire, soit par un léger plat sur l'anneau ouvert (2), soit par l'interposition d'une rondelle plate ouverte de faible épaisseur (0,3 à Imm maxi).On this same face, an axial bore (9) receives a small pin (4) which penetrates inside the trapezoidal groove and has the role, to the extent that: cyb <ss, to prevent that one tightening screws (3) is facing the immaterial part (angle O6) of the open ring (2)
2 chamfers (7) made at the ends of the outer diameter of the ring (1) enable the seal (J) to be mounted without damaging its lip
All the elements constituting the friction sleeve being assembled according to FIG. 3, the locking of this element on the rotating shaft is carried out according to FIG. 4, namely: by tightening the screws (3), so as to subject to the open ring (2) a strong wedge effect between the inclined face (6) of the trapezoidal groove and the diameter of the rotating shaft
The rotational locking in both directions and in axial direction between the friction bushing and the rotating shaft is thus achieved in the most effective manner, that is to say by sectoral hooping of the open ring (2), according to zones of force (15) as represented by FIG. 12
Disassembling the friction sleeve / rotating shaft is simply done by loosening the screws (3). During this operation, to facilitate, if necessary, the expansion and retraction of the open ring (2) at the bottom of the trapped groove, simply print a rotational movement to the friction sleeve using the pin hole (9), the latter being set back from the face of the ring (1), as a fulcrum for a striking tool (hammer and pin punch for example)
The range of the clamping screws (3) against 11 open ring (2) can be improved, if necessary, either by a slight flat on the open ring (2), or by the interposition of an open flat washer of low thickness (0.3 to maximum Imm).
La douille de frottement selon l'invention est destinée à assurer une étanchéité intermédiaire entre joint à lèvre et arbre tournant, en préservant celui-ci de toute détéri8ra- tion qu'entraine la liaison directe
Le dispositif de blocage en rotation dans les 2 sens et en axial par frettage d'un anneau ouvert (2), qui est la particularité essentielle du brevet, peut être également incorporé à 4 produits industriels de grande diffusion
a)"Douille-écrou de frottement, selon la figure 7 . Elle se compose d'une bague-écrou (in), d'un anneau ouvert (2), d un joint torique (5) assurant l'étanchéité avec l'arbre tournant, de vis de serrage (3) et d'une goupille (hors dessin) d'orientation de l'anneau ouvert (2) .Ce produit, très économique, présente 4 fonctions groupées : Douille de frottement - Ecrou de serrage - Blocage en rotation dans les 2 sens - Etanchéité entre douille et arbre
b)"Ecrou de serrage", selon la figure 8 . il se compose d'une bague-écrou (11), d'un anneau ouvert (2), de vis de serrage (3) et d'une goupille (hors dessin) d'orientation de 11 anneau ouvert (2) . Ce produit très simple présente 1' énorme avantage de ne nécessiter aucun usinage particulier sur l'arbre tournant pour assurer un blocage en rotation très efficace
c)"Bride-couvercle de fermeture", selon la figure 9
Elle se compose d'un corps (12), d'un anneau ouvert (2), de vis de serrage (3), d'un joint torique (5) d'étanchéité et d'une goupille (hors dessin) d'orientation de l'anneau ouvert (2) . Ce produit de grande consommation, mais qui ne fait pas actuellement l'objet d'une production industrielle, présente un blocage en rotation et en axial, par frettage de l'anneau ouvert (2), vers l'extérieur
d)"Bague intérieure et bague extérieure de roulement à billes ou à rouleaux", selon les figures 10 et Il . Ce dispositif de montage très économique permet de bloquer très efficacement en rotation et en axial la bague intérieure(13) ou la bague extérieure (14) d'un roulement, dès lors qu'elle ne subit pas de charge axiale .Le blocage s'effectue vers l'intérieur (figure 10) ou vers l'extérieur (figure 11) par frettage de l'anneau ouvert (2) sous l'action de vis de serrage (3) The friction sleeve according to the invention is intended to ensure an intermediate seal between lip seal and rotating shaft, preserving it from any deterioration that entails the direct connection
The device for blocking in two directions and in axial rotation by shrinking an open ring (2), which is the essential feature of the patent, can also be incorporated into four industrial mass-produced products.
(a) "Friction nut bushing, according to Figure 7. It consists of a nut ring (in), an open ring (2), an O-ring (5) sealing with the rotating shaft, clamping screw (3) and a pin (not drawing) orientation of the open ring (2) .This product, very economical, has 4 functions grouped: Friction sleeve - Clamping nut - Rotational locking in both directions - Sealing between sleeve and shaft
(b) "Clamping nut" as in figure 8. it consists of a ring-nut (11), an open ring (2), clamping screw (3) and a pin (not drawing) with an open ring orientation (2). This very simple product has the enormous advantage of not requiring any particular machining on the rotating shaft to ensure a very efficient locking in rotation.
(c) "Closing cover flange" according to Figure 9
It consists of a body (12), an open ring (2), clamping screw (3), an O-ring (5) sealing and a pin (outside drawing) of orientation of the open ring (2). This consumer product, but which is not currently the subject of industrial production, has a locking rotation and axial, by shrinking the open ring (2), outwardly
(d) "Inner ring and outer ring with ball or roller bearing" according to Figures 10 and 11. This very economical mounting device makes it possible very effectively to block rotationally and axially the inner ring (13) or the outer ring (14) of a bearing, since it is not subjected to an axial load. inwardly (Fig. 10) or outwardly (Fig. 11) by shrinking the open ring (2) under the action of clamping screws (3)