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Perfectionnements aux montures de paliers.
Cette invention se rapporte aux montures de paliers et elle a pour but de créer une monture pour un palier, des- tiné particulièrement à supporter des organes tournant à grande vitesse, cornue les rotors des turbines à gaz et l'équivalent, cette monture tendant à empêcher les vibrations dues aux lé- gers écarts d'équilibre des rotors en permettant à l'arbre de tourner autour de son centre de gravité plutôt qu'autour de son centre géométrique, lorsque ces centres ne coïncident pas.
Cette monture tend aussi à absorber les vibrations dues à d'autres causes et permet les dilatations ou contractions dif- férentielles dues aux différences de température dans les di- verses parties de la monture.
Suivant la présente invention, une monture de pa- lier pour rotor comporte un manchon interne constituant ou portant la pièce externe du palier, un manchon ou support
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externe à l'intérieur duquel le manchon interne est monté avec jeu, une ou plusieurs bandes ou plaquettes élastiques disposées circonférentiellement entre les manchons interne et externe et présentant une forme convenable pour venir en contact avec les manchons interne et externe en des points convenablement espacés, mais sans être entièrement contiguës à ces manchons,de manière à diviser le jeu précité en une série de chambres, un liquide remplissant ces chambres et des fermetures étanches d'extrémités fermant pratiquement les extrémités axiales des chambres.
On emploie de préférence plusieurs bandes ou pla- quettes élastiques qui tendent à maintenir approximativement la concentricité des manchons interne et externe, et ces ban- des ou plaquettes sont disposées chacune entre deux butées ménagées sur ces manchons et servant de pièces d'écartement pour déterminer la limite maximum du mouvement radial re- latif qui peut se produire entre les manchons interne et externe.
On remarquera que les manchons sont susceptibles d'un mouvement latéral d'amplitude limitée avec flexion des bandes ou plaquettes, mais que ce déplacement nécessite, lorsque les chambres sont remplies de liquide, un écoulement du liquide entre les chambres car tout déplacement de ce genre provoque une augmentation des dimensions de certaines chambres et une réduction de celles d'autres chambres.
Comme cet écoulement de liquide d'une chambre à l'autre ne peut se faire qu'entre les surfaces en contact mutuel des bandes ou plaquettes élastiques et des manchons ou par les fermetures aux extrémités des chambres, il est clair que tous déplacements relatifs rapides dans le sens radial, qui auraient tendance à se produire par suite des vibrations, ten- dront à être amortis. Ainsi, la disposition permet non seu- lement d'assurer un auto-alignement de degré limité par suite
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de l'aptitude du manchon interne à se déplacer radialement par rapport au manchon externe dans de faibles limites, mais permet aussi à l'arbre de tourner autour d'un centre qui ne coïncide pas exactement avec son centre géométrique, en ten- dant à amortir tous mouvements rapides de vibration ou au- tres.
La forme des fermetures d'extrémités des chambres peut varier, mais suivant un mode d'exécution l'une ou cha- cune de ces fermetures d'extrémités comporte au moins deux disques annulaires placés face à face, dont un s'adapte, sur son pourtour, 'étroitement à l'intérieur du manchon externe et est séparé par une faible distance radiale du manchon interne, tandis que l'autre, s'adapte étroitement par son pourtour sur le manchon interne et est séparé par une faible distance radiale du manchon externe, l'un de ces disques étant séparé par un faible jeu de l'extrémité ou des ex- trémités adjacentes de la ou des bandes ou plaquettes élas- tiques.
En variante, on peut employer une fermeture genre segment de piston, comportant une bague disposée dans une gorge de l'un des manchons, mais entrant élastiquement en contact avec l'autre manchon et séparée par un faible jeu de l'extrémité ou des extrémités de la ou des bandes ou pla- quettes élastiques.
Dans l'un ou l'autre cas, la forme de la ou des bandes ou plaquettes élastiques peut varier, mais suivant une disposition convenable on emploie plusieurs bandes ou plaquettes élastiques et chacune de celles-ci, vue en coupe transversale dans un plan normal à l'axe du palier, entre en contact avec l'un des manchons à proximité des bords de la bande et avec l'autre manchon à proximité du milieu de sa largeur.
L'invention peut être réalisée de différentes
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manières; une forme d'exécution particulière de monture de palier pour l'arbre du rotor d'une turbo-soufflante sera dé- crite ci-dessous à titre d'exemple avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une coupe verticale de la monture de pa- lier, et
Fig. 2 est une vue fragmentaire en coupe transversale suivant la ligne II-II de la Fig. 1.
La monture comporte un manchon externe 10 destiné à être monté rigidement dans le corps de la turbo-soufflante.
Le manchon externe présente une surface interne cylindrique 11 et est pourvu de passages 12 et 13 dans son pourtour pour amener de l'huile à l'intérieur.
A l'intérieur du manchon externe 10 et en substance concentriquement à ce dernier est monté un manchon interne 14 intérieurement cylindrique en 15, destiné à recevoir la bague du roulement à billes ou rouleaux (non représenté) que la monture doit supporter. Comme le montre mieux la Fig. 2, la surface externe du manchon interne 14 présente une série de rainures longitudinales relativement larges 16 séparées l'une de l'autre par des nervures longitudinales relativement étroites 17, le" diamètre externe total du man- chon interne 14 étant légèrement inférieur au diamètre in- terne du manchon externe 10, de telle sorte que lorsque le manchon interne est concentrique au manchon externe il existe un faible jeu entre les nervures-17 et la surface cylindrique interne 11 du manchon externe.
Dans chacune des rainures longitudinales 16 est logée une plaquette métallique élastique de section rectangu- laire 18 et chacune de ces plaquettes présente, en coupe trans- versale suivant des plans perpendiculaires à l'axe 19 du man- chon interne, une courbure telle qu'elle entre en contact avec le manchon interne suivant des lignes situées sur ses côtés ou
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près de ses cotés et avec le manchon externe suivant une li- gne située au milieu ou approximativement au milieu de sa largeur. Les bords de chaque plaquette 18 se trouvent à pro- ximité immédiate des deux nervures 17 délimitant la rainure 16 à l'intérieur de laquelle elle est placée, mais il y a du jeu en ces endroits de manière à permettre à la plaquette de s'aplatir légèrement sans se coincer entre les deux nervures.
A chaque extrémité le manchon interne 14 comporte des parties cylindriques 20 d'un rayon quelque peu plus pe- tit que celui du fond des rainures 16, de manière à former entre les parties d'extrémité des manchons interne et externe des espaces annulaires avec lesquels les rainures 16 commu- niquent. Les plaquettes élastiques 18 sont très légèrement plus courtes que les rainures 16 et les nervures 17, dans le sens axial, et dans chacun des espaces annulaires précités sont prévues des fermetures 21 et 22 destinées à fermer pratiquement les extrémités des chambres 23 et 24 formées par les rainures 16, les bandes 18 et la surface interne 11 du manchon externe 10.
Chacune des fermetures d'extrémités 21 pu 22 se compose d'une bague plate 25 s'adaptant d'une ma- nière étanche sur la surface circonférentielle interne 11 du manchon externe et entrant en contact avec les extrémi- tés adjacentes des nervures 17 mais avec un jeu radial par rapport à la surface circonférentielle externe de la partie cylindrique d'extrémité 20 du manchon interne et un faible jeu axial de l'ordre de quelques centièmes de millimètre, par rapport aux extrémités adjacentes des plaquettes 18. Une seconde bague plate 26, en contact intime avec la bague pla- te 25, s'adapte intimement sur la partie cylindrique d'extré- mité 20 du manchon-interne, mais est espacée de la surface circonférentielle interne 11 du manchon externe par un jeu radial.
A côté de cette seconde bague 26 se trouve une
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troisième bague plate semblable à la première bague plate 25, et à coté de cette troisième bague plate se trouve une qua- trième bague plate semblable à la seconde bague 26. Une cinquième et une sixième bague sont disposées d'une manière similaire, l'épaisseur de la sixième bague étant déterminée de manière à assurer un degré approprié de liberté de mouve- ment dans le sens radial au manchon interne 14 lorsque les éléments sont montés. Le manchon interne 14 et les ferme- tures d'extrémités 21 et 22 sont maintenus en place dans le sens axial à l'intérieur du manchon externe 10 par une pla- que d'extrémité 27 rivetée à un rebord 28, dirigé vers l'ex- térieur, du manchon externe 10.
Un ou plusieurs tenons ou saillies 29 sont formés sur le manchon interne 14 et engagés librement dans des rainures 30 ménagées dans la plaque d'ex- trémité 27 afin d'empêcher toute rotation sensible des man- chons interne et externe l'un par rapport à l'autre.
Les chambres et les jeux que présente la monture sont remplis d'huile lors du montage, et une quantité supplé- mentaire d'huile peut pénétrer par les passages 12 pour rem- placer les fuites d'huile qui peuvent se produire en service par les fermetures d'extrémités. Le palier est lubrifié par de l'huile qui pénètre par le passage 13.
Si l'axe de l'arbre supporté par le palier tend à se mouvoir rapidement dans une orbite, Les plaquettes élasti- ques 18 s'aplatiront légèrement l'une après l'autre, en ré- duisant et augmentant ainsi successivement le volume des chambres 23 et 24. L'huile ne peut pénétrer dans ces cham- bres ou s'en échapper que sous les côtés des plaquettes élas- tiques 18 ou entre les extrémités de celles-ci et les ferme- tures d'extrémités, et une résistance considérable est par conséquent offerte à ces -variations de volume et tend à amortir les mouvements de caractère orbital de l'arbre.
D'au-
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tre part, si l'arbre tend à tourner autour d'un axe fixe lé- gèrement excentrique par rapport au manchon externe, la mon- ture permettra cette excentricité dans une mesure qui est li- mitée par le contact d'une nervure 17 avec la surface cylin- drique interne 11 du manchon externe. Si la température de la botte supportant le manchon externe 10 et/ou du manchon externe lui-même devient notablement différente de celle de l'arbre en rotation, la monture permettra les dilatations ou contractions différentielles entre ces éléments sans altérer sensiblement les jeux du palier même.
On comprendra que le nombre et les dimensions des chambres formées par les manchons interne et externe et les bandes élastiques, la forme de ces manchons, les dispositifs pour sceller les extrémités des chambres mentionnées, et d'autres détails de construction peuvent être modifiés à volonté pour répondre aux conditions voulues sans s'écarter de l'invention.
En outre, là où est mentioné un manchon externe, ce terme doit être entendu comme s'étendant à toute pièce ou construction de support présentant un alésage cylindrique dans lequel le manchon interne est logé.
REVENDICATIONS.
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Improvements to bearing mounts.
This invention relates to bearing mounts and its object is to provide a mount for a bearing, particularly intended to support high-speed rotating members, retort the rotors of gas turbines and the like, this mount tending to prevent vibrations due to slight deviations from the balance of the rotors by allowing the shaft to rotate around its center of gravity rather than around its geometric center, when these centers do not coincide.
This frame also tends to absorb vibrations due to other causes and allows the differential expansions or contractions due to temperature differences in the various parts of the frame.
According to the present invention, a bearing mount for a rotor comprises an internal sleeve constituting or supporting the external part of the bearing, a sleeve or support.
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outer inside which the inner sleeve is mounted with clearance, one or more elastic bands or plates disposed circumferentially between the inner and outer sleeves and having a suitable shape to come into contact with the inner and outer sleeves at suitably spaced points, but without being entirely contiguous with these sleeves, so as to divide the aforementioned clearance into a series of chambers, a liquid filling these chambers and tight end closures practically closing the axial ends of the chambers.
Preferably a plurality of elastic bands or pads are employed which tend to maintain approximately the concentricity of the inner and outer sleeves, and these bands or pads are each disposed between two stops provided on these sleeves and serving as spacers for determining. the maximum limit of the relative radial movement that can occur between the inner and outer sleeves.
It will be noted that the sleeves are susceptible to a lateral movement of limited amplitude with bending of the bands or plates, but that this movement requires, when the chambers are filled with liquid, a flow of the liquid between the chambers because any movement of this kind causes an increase in the dimensions of some rooms and a reduction in those of other rooms.
As this flow of liquid from one chamber to another can only take place between the mutually contacting surfaces of the elastic bands or plates and the sleeves or by the closures at the ends of the chambers, it is clear that all rapid relative movements radially, which would tend to occur as a result of vibrations, will tend to be damped. Thus, the arrangement not only makes it possible to ensure self-alignment of a limited degree as a result of
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the ability of the inner sleeve to move radially relative to the outer sleeve within small limits, but also allows the shaft to rotate about a center which does not exactly coincide with its geometric center, tending to dampen all rapid movements of vibration or others.
The shape of the end closures of the chambers may vary, but according to one embodiment, one or each of these end closures comprises at least two annular discs placed face to face, one of which fits, on its circumference, 'tightly inside the outer sleeve and is separated by a small radial distance from the inner sleeve, while the other, fits tightly by its circumference on the inner sleeve and is separated by a small radial distance from the inner sleeve. outer sleeve, one of these discs being separated by a slight clearance from the end or adjacent ends of the elastic band (s) or plates.
As a variant, a piston ring type closure can be used, comprising a ring disposed in a groove of one of the sleeves, but coming into contact elastically with the other sleeve and separated by a small clearance from the end or ends. of the elastic band (s) or pads.
In either case, the shape of the elastic band (s) or pads may vary, but with suitable arrangement several elastic bands or pads are employed and each of these viewed in cross section in a normal plane. at the axis of the bearing, comes into contact with one of the sleeves near the edges of the strip and with the other sleeve near the middle of its width.
The invention can be carried out from different
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manners; a particular embodiment of a bearing mount for the rotor shaft of a turbo-fan will be described below by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is a vertical section of the bearing frame, and
Fig. 2 is a fragmentary cross-sectional view taken on the line II-II of FIG. 1.
The frame comprises an outer sleeve 10 intended to be mounted rigidly in the body of the turbo-fan.
The outer sleeve has a cylindrical inner surface 11 and is provided with passages 12 and 13 around its periphery for supplying oil inside.
Inside the outer sleeve 10 and substantially concentrically to the latter is mounted an inner sleeve 14 internally cylindrical at 15, intended to receive the ring of the ball or roller bearing (not shown) that the mount must support. As best shown in Fig. 2, the outer surface of the inner sleeve 14 has a series of relatively wide longitudinal grooves 16 separated from each other by relatively narrow longitudinal ribs 17, the total outer diameter of the inner sleeve 14 being slightly less than the diameter. of the outer sleeve 10, so that when the inner sleeve is concentric with the outer sleeve there is a small clearance between the ribs 17 and the inner cylindrical surface 11 of the outer sleeve.
In each of the longitudinal grooves 16 is housed an elastic metal plate of rectangular section 18 and each of these plates has, in cross section along planes perpendicular to the axis 19 of the internal sleeve, a curvature such that it comes into contact with the inner sleeve along lines on its sides or
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near its sides and with the outer sleeve following a line in the middle or approximately in the middle of its width. The edges of each plate 18 are in immediate proximity to the two ribs 17 delimiting the groove 16 within which it is placed, but there is play in these places so as to allow the plate to fit. flatten slightly without getting caught between the two ribs.
At each end, the internal sleeve 14 has cylindrical parts 20 with a radius somewhat smaller than that of the bottom of the grooves 16, so as to form between the end parts of the internal and external sleeves annular spaces with which the grooves 16 communicate. The elastic plates 18 are very slightly shorter than the grooves 16 and the ribs 17, in the axial direction, and in each of the aforementioned annular spaces are provided closures 21 and 22 intended to practically close the ends of the chambers 23 and 24 formed by the grooves 16, the bands 18 and the inner surface 11 of the outer sleeve 10.
Each of the end closures 21 or 22 consists of a flat ring 25 sealingly fitting the inner circumferential surface 11 of the outer sleeve and contacting the adjacent ends of the ribs 17 but with a radial play with respect to the outer circumferential surface of the cylindrical end portion 20 of the inner sleeve and a small axial play of the order of a few hundredths of a millimeter, with respect to the adjacent ends of the pads 18. A second flat ring 26, in intimate contact with the flat ring 25, fits intimately on the end cylindrical portion 20 of the inner sleeve, but is spaced from the inner circumferential surface 11 of the outer sleeve by a radial clearance.
Next to this second ring 26 is a
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third flat ring similar to first flat ring 25, and next to this third flat ring is a fourth flat ring similar to second ring 26. A fifth and sixth ring are arranged in a similar manner, the thickness of the sixth ring being determined so as to provide an appropriate degree of freedom of movement in the radial direction to the inner sleeve 14 when the elements are mounted. The inner sleeve 14 and the end closures 21 and 22 are axially held in place within the outer sleeve 10 by an end plate 27 riveted to a flange 28, facing towards the end. outside, of the outer sleeve 10.
One or more studs or protrusions 29 are formed on the inner sleeve 14 and freely engaged in grooves 30 in the end plate 27 to prevent substantial rotation of the inner and outer sleeves relative to one another. to the other.
The chambers and clearances in the mount are filled with oil during assembly, and an additional quantity of oil may enter through passages 12 to replace oil leaks which may occur in service from end closures. The bearing is lubricated by oil which enters through passage 13.
If the axis of the shaft supported by the bearing tends to move rapidly in an orbit, the elastic pads 18 will flatten slightly one after the other, thus successively reducing and increasing the volume of the chambers 23 and 24. Oil can only enter or escape these chambers under the sides of the elastic plates 18 or between the ends thereof and the end closures, and a Considerable resistance is therefore offered to these variations in volume and tends to dampen the orbital movements of the shaft.
From at-
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On the other hand, if the shaft tends to rotate around a fixed axis which is slightly eccentric with respect to the outer sleeve, the mount will allow this eccentricity to an extent which is limited by the contact of a rib 17 with the inner cylindrical surface 11 of the outer sleeve. If the temperature of the boot supporting the outer sleeve 10 and / or of the outer sleeve itself becomes significantly different from that of the rotating shaft, the frame will allow the differential expansions or contractions between these elements without significantly altering the clearances of the bearing even.
It will be understood that the number and dimensions of the chambers formed by the inner and outer sleeves and the elastic bands, the shape of these sleeves, the devices for sealing the ends of the mentioned chambers, and other construction details can be changed at will. to meet the desired conditions without departing from the invention.
Further, where an outer sleeve is mentioned, this term is to be understood as extending to any part or supporting construction having a cylindrical bore in which the inner sleeve is housed.
CLAIMS.
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