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PALIER ELASTIQUE.
Dans certaines catégories de machines tournantes à axe horizontal, par exemple des turbines à vapeur, dont le rotor est monté sur des chaises de palier et paliers rigides, spécialement les machines de grandes dimensions, l'équilibrage rigoureux est difficile à maintenir en service, par exemple lorsqu'il se produit des déformations d'origine thermiqueo Des vibrations à des fréquences différentes de la vitesse de rotation peuvent également prendre naissance par exemple si le moment d'inertie de l'arbre n'est pas le même dans tous les plans passant par l'axeo Pour éviter les effets nuisibles des vibrations résultant de ces diverses causes, il est souvent indiqué ou même nécessaire d'abaisser la première vitesse critique de l'ensemble de l'arbre et de ses paliers en prévoyant un montage élastique de ces paliers.
Mais pour que ce procédé ait une efficacité suffisante, il faut généralement donner aux paliers une élasticité considérable de l'ordre de dix fois celle de l'arbre lui-même, puisque les vitesses critiques varient comme la racine carrée de la flèche totaleo Une telle élasticité est difficile à obtenir dans l'espace dont on dispose généralement autour des coussinetso L'emploi du caoutchouc permet parfois de résoudre le problème, mais pour les machines lourdes et qui doivent assurer un long service, il présente l'inconvénient d'être altérableo
Dans un palier qui élimine ces inconvénients, il existera donc une liaison élastique entre le coussinet et la chaise de palier qui le re- çoit, réalisée au moyen de pièces uniquement métalliques,
la construction devant être telle que l'élasticité du palier soit suffisante pour provoquer un abaissement de la vitesse critique d'au moins 30 %.
Avec un palier d'une élasticité aussi grande, le montage de la machine, en particulier le réglage de la ligne d'arbre, est toutefois difficile, et le passage de la vitesse cri tique pourra présenter des risques, si
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les débattements du rotor ne sont pas limités à une grandeur non dangereuse.
La présente invention concerne un palier élastique à coussinet en deux pièces,dont l'élasticité est assurée par des pièces métalliques pour rotors lourds de machines rotatives à axe horizontal, par exemple turbines à vapeur,,lequel palier élimine les susdits inconvénients. L'invention est caractérisée par des moyens pour la mise en précontrainte de la suspension élastique d'au moins un des demi-coussinetslesdits moyens étant établis de telle façon qu'ils compensent approximativement le poids du rotor et limitent en même temps les débattements du coussinet monté élastiquement.
Les dessins annexés montrent divers exemples d'exécution du palier élastique selon 1-'invention. La Figo 1 est une vue en perspective de la moitié inférieure d'un coussinet utilisé dans une première forme d'exécution d'un tel palier y tandis que la Figure la montre un barreau métallique élastique utilisé dans ce cas.
La figure 2 montre également en perspective,une demi-coquille correspondant à cette forme d'exécutiono La figure 3 est une vue en coupe par le plan axial vertical d'un palier selon cette première forme d'exécu- tion et les Figures 4 et 5 sont des vues en coupe transversale d'un tel palier,montrant deux dispositions différentes de la moitié supérieure du coussineto La Figure 6 montre une vue en coupe par leplan axial vertical d'une deuxième forme d'exécution du palier selon l'invention,et la Figure 7 montre une demi-bague à fentes,telle qu'utilisée dans un palier selon la Figure 60
Les Figures 1 à 4 montrent un palier élastique,dans lequel les moyens pour la mise en précontrainte de la suspension élastique sont constitués par une demi-coquille qui,d'une part,
embrasse les moyens métalliques élastique intercalés entre le coussinet monté élastiquement et cette demicoquille etd'autre part'. repose sur la chaise de palier ainsi que par des vis au moyen desquelles le coussinet monté élastiquement est serré contre ladite demi-coquille.
Dans la Figuré 1, 1 désigne un demi-coussinet monté élastiquement, et 2 l'axe horizontal du paliero La Figure la montre un des barreaux élastiques supportant le demi-coussinet et dont le montage sera décrit d'une façon plus détaillée dans la suite. Les extrémités 4a et 4b d'un tel barreau sont montrées dans la Figure la Dans la Figure 2 8 désigne une demi-coquil- le qui repose sur la chaise de palier 16 (Figo 3) et supporte le demi-coussinet 1 au moyen des barreaux élastiques 3 (Figo la)Ce demi-coussinet 1 est percé d'un certain nombre de trous comportant un alésage 6 correspondant au diamètre de l'extrémité des barreaux et un alésage 7 de diamètre plus grand, ces alésages 6 et 7 étant alternés en position d'un trou sur l'autre.
Les barreaux 3 comportent des extrémités symétriques et identiques 4a et 4b, d'un diamètre supérieur à celui du reste du barreau,et sont emmanchés grâce à ces extrémitésalternativement dans les alésages tels que 6 du demicoussinet 1 (extrémité 4a),et dans les alésages tels que 9 prévus dans la demi-coquille 8 et de même diamètre que les alésages 6 (extrémité 4b)
Le dispositif de mise en précontrainte de la suspension élastique et de limitation des débattements ou déplacements autour de la position d'équilibre du coussinet monté élastiquement,est réalisé au moyen de vis 11 et 12 en nombre quelconque 9 choisi ;
9 dans l'exemple, égal au nombre de barreaux emmanchés dans la demi-coquille 8 et dont la répartition est également quelconqueo Pour obtenir la précontrainte voulue les vis 11 situées dans le plan axial vertical du palier ou dans le voisinage immédiat de ce plan sont serrées de façon à rapprocher le demi-coussinet 1 de la demi-coquille 8 jusqu'à ce qu'on ait exercé un effort légèrement inférieur au poids que doit supporter le demi--coussinet. On pose alors le rotor sur les paliers et l'on s'assure que le demi-coussinet inférieur s'enfonce de telle façon qu'apparaisse en 13 , sous la tête des vis 11, un jeu égal à la moitié du débattement total que l'on veut permettre au demi-coussinet 1.
On jauge à ce moment
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le jeu qui existe en 14 entre la demi=coquille 8 et le demi-coussinet 1. On réalise alors une cale d'épaisseur égale à ce jeu, mesuré en 14, diminué de la moitié du débattement vertical prévu pour le demi-coussinet.
En plagant cette cale en 14 et en arrêtant par un moyen quelconque la vis 11 dans la position que l'on a déterminée précédemment, les débattements du. palier en direction verticale se trouvent bien limités à la valeur que l'on a choisie., On peut à ce moment retirer l'arbre et considérer, pour le montage, l'ensem- ble 1-8 comme un demi-coussinet rigide ordinaire, au débattement près,,
Les vis 12,agencées en dehors du plan axial vertical, servent uniquement à limiter les déplacements du coussinet dans tous les autres plans axiaux, à la même valeur que le débattement vertical, ou à une autre valeur, si nécessaire.
L'espace annulaire 15 (Figo 3) compris entre le demi-coussinet 1 et la demi-coquille 8 peut être rempli d'huile en le mettant en communication avec l'arrivée d'huile au palier, afin de créer ainsi, de la façon connue en soi, un effet d'amortissement lors des déplacements relatifs du demi-coussi- net 1 par rapport à la demi-coquille 80 On peut également, au. moyen de joints d'étanchéité non représentés sur les figures rendre étanche ce volume annulaire 15 dans le but d'augmenter cet effet d amortissement.
La demi-coquille 8 (figure 3) s'appuie sur la chaise de palier 16 et elle est maintenue axialement au moyen de deux joues 170
Dans le cas de rotors très lourds, dont le poids est toujours plus grand que les forces tournantes résultant des déséquilibrages admissibles, il suffira de monter élastiquement le demi-coussinet inférieur. La figure 4 montre un mode de fixation du demi-coussinet supérieur 18a. applicable en pareil caso Ce demi-coussinet, comportant des rebords 19,est serré entre la chaise 16 et le chapeau de palier 20 au moyen des goujons 21, un jeu 22 étant prévu entre le demi-coussinet 1 et le demi-coussinet 18.sa, afin que, dans les déplacements élastiques du demi-coussinet 1, il n'y ait pas contact entre les deux demi-coussinets.
Si nécessaire, une étanchéité, non représentée sur la figure, sera prévue entre les deux demi-coussinets pour éviter les fuites d'huileo Les rebords 19 du demi-coussinet supérieur 18a servent également à maintenir appuyée contre la chaise de palier 16 la demicoquille 80
Dans le cas où il serait nécessaire ou avantageux de monter élastiquement également le demi-coussinet supérieur, la même disposition que celle du demi-coussinet inférieur est applicable au demi-coussinet supérieur, le dispositif de précontrainte pouvant agir aussi bien sur les deux demicoussinets liés rigidement dans ce cas, que sur le demi-coussinet inférieur seule
La figure 5 représente un autre mode de fixation du demi-coussinet supérieur 1812, qui est applicable dans ce cas,
ce demi-coussinet étant fixé rigidement au demi-coussinet 1 monté élastiquemento Des vis 23 serrent l'un contre l'autre les deux demi-coussinets qui participent ainsi aux mêmes déplacements. Dans cette disposition, le chapeau de palier 24 n'a pas de contact avec le demi-coussinet 18b, il maintient simplement grâce aux goujons 21 la demi-coquille 8 en contact avec la chaise de palier 16 par les surfaces d'appui 25.
On peut se rendre compte aisément, par le raisonnement ou le calcul, qu'un palier ainsi constitué et anisotrope, c'est-à-dire que son élasticité dans le sens vertical n'est pas la même que dans le sens horizontala Dans le cas où cette anisotropie pourrait présenter des inconvénients, il faudrait aussi prévoir le montage élastique du demi-coussinet supérieur qui serait à ce moment absolument symétrique du demi-coussinet inférieur, de même qu'une demi-coquille identique à celle 8 du demi-coussinet inférieur entourerait le demi-coussinet supérieure On pourrait aussi, plus simplement, prévoir des ressorts supplémentaires s'opposant aux déplacements horizontaux;
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ces ressorts ayant en général moins de travail à absorber que les ressorts principaux pourraient etre de dimensions réduites.
Le montage élastique au moyen de barreaux élastiques,décrit cidessus, travaille sans frottement. Dans certaines applications où la durée de marche de la machine munie de paliers élastiques n'est pas suffisante pour que l'usure qui résulterait d'un frottement dans le dispositif élastique soit prohibitive, il peut être par contre avantageux de prévoir ce dispositif élastique avec frottement dans le but d'amortir les oscillations du coussinet particulièrement au. passage de la vitesse critique.
La forme d'exécution d'un palier élastique selon la figure 6 répond à cette condition. Les barreaux élastiques du palier décrit ci-dessus sont remplaces ici par des demi-bagues élastiques pourvues de fentes longi- tudinales décalées mutuellement et dont il en est disposé au moins une entre le demi-coussinet monté élastiquement et la demi-coquille reposant sur la chaise de paliero
Dans la figure 1, 1 désigne le demi-coussinet inférieur monté élastiquement,2 et 3 les bagues élastiques fendues,au nombre de deux à titre d'exemple, et 4 la demi=coquille prenant appui sur la chaise de palier 8, et servant à la mise en précontrainte de la suspension élastique.
Le demi-coussinet 1 est soutenu par la bague 2 au moyen de ses deux 'épaulements 5 qui s'emboîtent avec jeu dans le demi-coussinet afin de fixer approximativement sa position axiale tout en permettant la flexion de la bague élastique fendue 2Cette bague repose elle-même sur la bague 3 au moyen des épaulements 6 qui comportent des encastrements pour rendre les deux bagues solidaires dans le sens axialo La demi-bague 3,dans la coupe Figo 6, est symétrique de la bague 2 et repose dans la demi-coquille 4 au moyen des épaulements 7 qui réalisent également un emboîtement avec jeu.
La demi-co- quille 4 s'appuie à son tour sur la partie inférieure 8 de la chaise de palier,
Les demi-bagues 2 et 3 dont l'une (2) est montrée séparément dans la figure 7,comportent des fentes 9 et 10 décalées mutuellement, ayant peur but d'éviter que dans les parties latérales la bague travaille au ci- saillement, ce qui réduirait son élasticité. Il est aisé de comprendre, d'après la figure 7 , que dans les déplacements élastiques du demi-coussinet il y aura frottement aux points d'appui des demi-bagues fendues entre elles, aussi bien qu'à leurs points d'appui sur le demi-coussinet 1 et sur la demicoquille 4.
Le dispositif de mise en précontrainte de la suspension élastique et de limitation des déplacements ou débattements est le même que celui décrit précédemmento Il est constitué par des vis 11 qui permettent de rapprocher le demi-coussinet 1 de la demi-coquille 4 en exerçant une pression sur les demi-bagues. La limitation des débattements du coussinet à la valeur voulue se fait en réglant à la fois lejeu en 12,grâce au réglage convenable des vis 11, qui se trouvent arrêtées dans la position voulue lorsque le palier supporte le rotor,et en 13 au moyen de cales d'épaisseur voulueo La limitation des débattements dans tous les autres plans axiaux se fait au moyen de vis analogues disposées comme décrit ci-dessus pour le palier à barreaux élastiques.
Un dispositif élastique tel que décrit avec référence à la figure 6 donne une élasticité isotrope au demi-palier, même si seul le demi-coussinet inférieur est monté élastiquement. En effet, toutes les réactions élastiques des demi-bagues fendues 2 et 3 sont radiales et convergent donc sur laxe du paliero On peut toutefois monter élastiquement, de la même façon que le demi-coussinet inférieur, le demi-coussinet supérieur. Le demi-coussinet supérieur peut toutefois etre fixé rigidement au demi-coussinet infé- rieurg tel que décrit précédemment.