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Palier lisse hydrodynamique.
L'invention concerne un palier,lisse hydrodynamique constitué par un organe fixe et un organe rotatif, une des sur. faces portantes coopérantes du palier présentant, des rainures en forme de spirale peu profondes telles que pendant la rotation de l'organe rotatif, du lubrifiant soit refoulé de l'entrée vers la sortie de ces rainures.
La force portante de ces paliers est très élevée et leur coefficient de frottement très petit. Afin que le palier puisse fonctionner dans des conditions favorables, il importe qu'une quantité suffisante de lubrifiant soit refoulée conti- nuellement entre les surfaces portantes, de sorte que ce lubri- fiant doit toujours être présent à centrée des rainures. A vi- tesses de rotation élevées et si le lubrifiant utilisé est une graisse, il est cependant possible que, par suite de la force
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centrifuge, cette matière reste à l'écart de l'entrée des rainures.
Conformément à l'invention, pour empêcher une perturbation dans le fonctionnement hydrodynamique, on pratique dans l'organe rota- tif un magasin, contenant une réserve de lubrifiant,, qui est li- mité par une paroi de l'organe fixe, alors que dans une des sur- faces opposées des deux organes et dirigées vers leurs surfaces portantes coopérantes, sont pratiquées des rainures servant à transporter le lubrifiant vers ces surfaces portantes et d'bor- chant à proximité des entrées des rainures en forme de spirale
Le dit magasin étant établi dans 1?organe rotatif,, le lubrifiant est refoulé lors de la rotation vers la paroi de l'or- gane fixe sous l'effet de la force centrifuge et arrive ainsi à portée des rainures de transport.
Celle-ci refoulent le lubsi- fiant vers les entrées des rainures en forme de spirale qui ainsi sont approvisionnées continuellement de lubrifiant en qualité auf- fisante garantissant le fonctionnement hydrodynamique.
Le pilier hydrodynamique conforme à l'invention peut palier hydrodynamique conforme l'invention peut être utilisé avantageusement sousforme de palier à alors contind. dont l'organe rotatif et l'organe fixe ont chacun d'uns papi. une première surface portante coopérante absorbant les efforts axiaux (surface transversale) et située perpendiculairement à l'axe de l'arbre, et d'autre part une deuxième surface portante coopérante, située immédiatement après la première, et qui absorbe les efforts transversaux (surface longitudinale). Conformément à l'invention, en vue d'obtenir une durée de service ne nécessitant aucun grais- sage subséquent,
une de ces premières surfaces transversales d'une part est munie de rainures en forme de spirala peu profondes qui refoulent le lubrifiant dans la direction de laxe de l'arbre, 'et une de ces deuxièmes surfaces longitudinales d'autre part est munie, du moins à son extrémité qui est opposée à la première sur-
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face transversale, de rainures hélicoïdales qui refoulent le lubrifiant dans la direction des rainures en forme de spirale, tandis que les entrées de ces dernières communiquent avec un endroit, situé près de l'extrémité des surfaces longitudinales, par l'intermédiaire d'au moins une canalisation qui est ménagée dans l'organe fixe,
les rainures de transport se trouvant dans une partie d'une surface longitudinale située au dessous du magasin à lubrifiant pratiqué dans l'organe rotatif et les rai- nures hélicoïdales dans une autre partie de surface longitudinale située au-dessus du dit magasin où elles servent à empêcher la fuite de lubrifiant vers l'extérieur.
Lorsque les rainures hélicoïdales existent uniquement à l'extrémité d'une des premières faces longitudinales, le lu- brifiant est refoulé par les rainures en forme de spirale le long des deux jeux de surfaces portantes tandis qu'il est ren- voyé à l'entrée des rainures en forme de spirale par l'intermé- diaire de la canalisation de retour ;dans ce cas, les rainures hélicoïdales fonctionnent comme joint entre les extrémités des surfaces longitudinales. Une perte de lubrifiant est donc pra- tiquement impossible.
Les rainures de transport servent à main- tenir la pression dans le circuit fermé et éventuellement à l'adjonction de graisse en provenance du mngasin,
Lorsqu'une des surfaces longitudinales est munie de rainures hélicoïdales sur toute sa longueur, le dit joint sera formé uniquement par leurs extrémités, le reste de la longueur des rainures refoulant le lubrifiant dans la direction des rai- nures en forme de spirale. Ces rainures permettent alors l'aug- mentation de la charge axiale. Celle-ci est maximale lorsque le pouvoir de refoulement des rainures hélicoldales dépasse ce- lui des rainures én forme de spirale. Le fonctionnement du circuit
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fermé est excellent car il est continuellement rempli de graisse.
Si le lubrifiant utilisé est une graisse, on empêche même une fuite à l'arrêt du palier. Le palier convient aux vitesses de rotation élevées, ne produit pas de vibrations sonores, fonction- ne convenablement tout en étant de dimensions réduites et est en outre relativement peu coûteux. Grâce au bon fonctionnement du magasin à lubrifiant et des rainures de transport, le palier peut fonctionner pendant un temps exceptionnellement long sans nécessité d'un graissage subséquent.
Dans une forme avantageuse de la réalisation conforme à l'invention, l'organe rotatif est solidaire de l'arbre et le magasin à lubrifiant est établi entre deux épaulements transver- saux de celui-ci, alors qu'une des deux surfaces portantes trans- versales est la surface transversale, opposée au magasin, d'un des épaulements, tandis que les rainures hélicoïdales de trans- port sont ménagées à la périphérie d'un des épaulements et les rainures hélicoïdales servant de joint sont à la périphérie de l'autre épaulement-
Afin de faciliter la réalisation des rainures et du magasin et d'obtenir un palier indépendant dont les dimensions peuvent correspondre à celles d'un palier à billes,
une autre forme de réalisation de l'invention est caractérisée en ce que l'organe rotatif est un arbre sur lequel peut être fixée une bague à bord relevé, et l'organe fixe un anneau dont la surface intérieure correspond à la surface extérieure de la bague, les rainures étant ménagées dans la surface de celle-ci et le maga- sin étant situé dans le dit bord relevé.
Dans une autre forme encore de l'invention, la réali- sation des rainures en forme de spirale devient très simple du fait qu'elles sont décapées dans une plaque qui est fixée, par
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son côté non rainuré, sur une des deux surfaces absorbant la charge axiale.
On peut aussi appliquer avantageusement l'invention à une crapaudine dont l'organe rotatif est solidaire d'un arbre et présente une surface portantp conique dont au moins une par-
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Lui= ;le: 1= .É.ury.tur est munie de rainures en lt1lu,:! ue "'pJ.rll.Le, tandis que l'organe fixe présente un alésage fermé à surface portante conique correspondante.
Conformément à l'invention, en vue du bon fonctionnement de ce palier, le magasin à lubri- fiant est établi dans l'organe rotatif conique et les rainu- res en forme de spirale s'étendent des deux côtés de ce maga- sin, alors que la partie de ces rainures servant de joint et dirigée vers l'arbre, n'a qu'une petite longueur, tandis qu'il existe dans les surfaces portantes coopérantes entre l'arbre et ladite partie des rainures, une partie conique non rainurde.
L'établissement du magasin s'en tr uve facilité et il n'est pas nécessaire de fabriquer séparément ladite partie des rai- nures formant le joint. Les surfaces coopérantes non rainurées sont pressées l'une contre l'autre à l'arrêt du palier sous l'ef- èt d'une pré-tension mécanique et constituent donc à l'arrêt un joint qui est efficace surtout en utilisant de la graisse comme lubrifiant. Ce palier.aussi peut fonctionner pendant une période exceptionnellement longue sans qu'un graissage subséquent soit nécessaire.
La description des dessins annexés donnée 4 titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'inven- tion peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que des dessins faisant, bien entendu, partie de l'in- vention.
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La fig. 1 est une coupe longitudinale d'un palier con- forme à l'invention
La fig. 2 est une coupe longitudinale d'un palier sui- vant une autre forme de réalisation conforme à l'invention
Les fige 3 et 4 représentent, l'une en vue en plan, l'autre en coupe transversale, une plaque préférée à rainures en forme de spirale ; et
La fige 5 est une coupe longitudinale d'une crapaudine connue conforme à l'invention.
Sur la fig. 1, le palier est constitué par un organe fixe 1 et un organe rotatif formé par un arbre 2 actionné dans un seul sens de rotation. L'arbre 2 présente un épaulement 3 dont la surface transversale 4 absorbe les forces axiales et avec laquelle coopère une surface transversale 5 de l'organe fixe. Cette surface 5 est munie de rainures 6 en forme de spi- rale peu profondes, uniformément réparties, et qui, lors de la rotation de l'arbre, ont pour effet de refouler un lubrifiant dans la direction de l'axe de l'arbre 2. Celui-ci présenteéga- lement une surface cylindrique longitudinale 7 coopérant avec une surface longitudinale 8 de l'organe fixe et absorbant des efforts transversaux.
Dans le corps fixe à l'extrémité de la surface longitudinale, sont pratiquées des rainures hélicoï- dales 9 qui, lors de la rotation de l'arbre,provoquent un effet de pompage dans la direction des rainures 6. Le côté refoulement des rainures hélicoïdales 9 et l'entrée des rainures 6 communi- quent par l'intermédiaire de canalisations 10. Un magasin Il à lubrifiant est établi entre l'épaulement 3 et un deuxième épau- lement 12 de l'arbre 2. La paroi périphérique 13 de l'organe fixe 1 ferme le magasin et est munie de deux jeux de rainures héli- coïdales 14 et 15 qui, lors de rotation de l'arbre 2, provoquent
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un effet de pompage dans la direction dés rainures 6 en forme de spirale.
Les rainures 14 fonctionnent comme joint empêchant la fuite de lubrifiant vers l'extérieur.
Les canalisations 10 et le magasin 11 sont remplis de lubrifiants par exemple une graisse, lorsque l'arbre 2 tourne, ce lubrifiant est refoulé à travers les rainures 6 dans la fente entre les surfaces portantes 4 et 5 et de là dans la fente entre les surfaces portantes 7 et 8. Le retour du lubrifiant vers l'en- trée des rainures 6 s'opère à travers la canalisation 10. Les rainures hélicoidales 9 forment, ensemble avec l'arbre en rota- tion, un joint qui empoche la fuite de lubrifiant vers l'exté- rieur.
Le palier peut absorber à la fois des efforts axiaux et transversaux et fonctionne de manière hydrodynamique, de sorte que les pertes dues au frottement se limitent à un minimum.
Lorsque l'arbre 2 tourne à des vitesses élevées, il est possi- ble que, par suite de la force centrifuge, il ne parvienne pas suffisamment de lubrifiant aux abords de l'entrée des rainures 6 de sorte que le bon fonctionnement hydrodynamique favorable peut être perturbé, Une légère perte de lubrifiant défavorise aussi le fonctionnement du palier.
Dans ce cas cependant, la force centrifuge fournie par l'arbre 2, refoule le lubrifiant du magasin 11 dans la.direction de la paroi 13 de l'organe fixe 1, Les rainures 15 transportent ce lubrifiant vers les entrées des rainures 6 et maintiennent la pression dans le circuit fermé, de sorte que ce dernier est continuellement rempli de lubrifiant, Les rainures 15 agissent uniquement en cas de pertes de lubri- fiant. '
Bien que dans l'exemple de la fig, 1,toutes les rai- nures soient pratiquées dans l'organe fixe 1, quelques-unes ou
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la totalité de celles-ci peuvent être établies aussi dans l'or- gane rotatif sans que soit altéré le fonctionnement du palier.
Ce fonctionnement est particulièrement favorable en utilisant une graisse, ce qui n'exclut toutefois pas l'utilisation d'autres lubrifiants.
La fig. 2 représente un palier'indépendant dont les dimensions extérieures peuvent correspondre à celles d'un palier à billes. Dans le présent cas, l'organe rotatif est un arbre 18 dont est solidaire une bague 17 dans laquelle sont pratiquées des rainures 19 en forme de spirale et des rainures hélicoïda- les 20 du système de graissage à circuit fermé. Lorsque l'arbre tourhe, l'effet de refoulement des rainures 19 est dirigé vers l'axe de l'arbre tandis que les rainures 20 refoulent le lubri- fiant dans la direction des rainures 19. Contrairement aux rai- nures 9 de la fig. l, les rainures 20 sont ménagées ici sur toute la longueur d'une surface longitudinale et leur partie 20 a sert de joint empêchent la fuite de lubrifiant vers l'extérieur.
A l'endroit où ces rainures 20a commendent, l'enrtrée pour le lubri- fiant dans les rainures 19 communique avec les rainures hélicoi= dales 20 par l'intermédiaire des canalisations 21. L'organe fixe est un anneau 16 et un magasin 22 est établi dans la bague dans un endroit où celle-ci présente une partie de plus grand dia- mètre. Cette partie est munie aussi de rainures de pompage 23 et 24, -les rainures 23 transportant éventuellement du lubri- fiant à partir d'un magasin 22 vers l'entrée des rainures 19 comme expliqué à l'appui de la fig. 1, et les rainures 23 ser- vant de joint. L'utilisation d'une bague 17 offre l'avantage de pouvoir réaliser facilement les rainures.
L'effet de refoulement des rainures 19 en forme de spirale et celui des rainures hélicoïdales 20 sont opposés.
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Le sens dans lequel le lubrifiant circule dans le circuit fermé est déterminé par les rainures à plus grand refoulement. L'ab- sorption des forces axiales est optimale si le refoulement des rainures hélicoïdales 20 dépasse légèrement celui des rainures 19 en forme de spirale. Afin d'obtenir pour un cas bien déterminé, le rapport optimal entre les forces transversales et les forces axiales,on peut par exemple pour des rainures déterminées 19, donner aux rainures hélicoïdales 20 un pas d'avancement appro- prié aux charges en cause. Les rainures 24 interviennent pour que soit éventuellement adjoint du lubrifiant du magasin 22 au cir- cuit fermé, de sorte que ce dernier en est continuellement rempli,
De préférence, on décape les rainures en forme de spi- rale dans une plaque métallique 25 représentée sur les fig. 3 et 4.
Cette plaque est fixée, par son côté non rainuré, sur une des deux faces transversales, par exemple la face 5 de la fig. 1.
L'utilisation d'une telle plaque offre l'avantage d'une réalisa- tion facileappropriée à la fabrication en grandes séries, d'un palier muni de rainures en forme de spirale.
La fig. 5 représente une crapaudine conique conforme à l'invention et constituée d'un arbre 26 à surface portante coni- que 27. L'organe fixe 28 a un alésage 29 fermé dont la plus grande partie présente une conicité correspondante. La partie conique de la face 27 est munie de rainures 30 en forme de spirale qui s'étendent des deux côtés d'un magasin 31 à lubrifiant. La par- tie 30a des rainures 30 ne présente qu'une petite hauteur et sert, lors de la rotation de l'arbre 25, de joint empêchant la fuite du lubrifiant vers l'extérieur.
La partie 32 non rainurée ,sert en outre de joint supplémentaire à l'arrêt de l'arbre, En effet, la partie conique de ce dernier est alors maintenue dans l'alésage conique sous l'effet d'une faible pré-tension axiale,
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et l'on obtient ainsi un joint convenable surtout en cas d'uti- lisation d'une graisse.
Sous l'effet de la force centrifuge produite lors de la rotation de l'arbre, le lubrifiant du magasin 31 sera refoulé dans la direction de la paroi de l'alésage 29. Les rainures 30 refoulent ce lubrifiant dans la fente de palier donnant lieu.'. ainsi à un fonctionnement hydrodynamique qui deviendra permanent quand le volume entier de la fente et également celui du fond de l'alésage 29 sont remplis de lubrifiant. Du fait qu'une fuite de lubrifiant vers l'extérieur est exclue en cas d'utilisation d'une graisse et que,' par l'endroit favorable du magasin, l'ap- port de ce lubrifiant vers la fente de palier est garanti, la durée de fonctionnement d'une telle crapaudine peut être excep- tionellement longue sans nécessiter un graissage subséquent.