CA1135313A - Dispositif antifriction, notamment pour turbine, et un palier - Google Patents
Dispositif antifriction, notamment pour turbine, et un palierInfo
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Abstract
Dispositif antifriction pour machine comprenant une pièce fixe et une mobile, reposant l'une sur l'autre. Ces pièces sont réalisées en concrétions diamantées et les surfaces des pièces en contact sont rodées jusqu'à disparition de toute trace d'usure sensible.
Description
3~3 L'invention se rapporte à un dispositif an.tifric- -.tion destine notamment a recevoir les fortes poussees axia les d'un rotor de turbine de forage et destine, de façon generale, à assurer le guidage ou l'appui de deux pieces en mouuement, quelle que soit leur vitesse relative.
Les très nombreux types de paliers connus ne per-I mettent pas d'eviter de façon efficace l'usure des pieces en contact. Cette usure doit etre cependant tout particulière-I ment évitée lorsque les paliers supportent par exemple les rotors de turbines de forage. Une telle usure peut avoir en effet des conséquences graves en raison de la diminution qu'elle en.traIne du jeu existant entre les aubes du stator et du rotor, la suppression de ce jeu conduisant à leur des-truction.
On ne peut donc utiliser les solutions dans les-quelles l'une des parties en contact est une pièce d'usure desti.née à être remplacée puisque cette usure entraInerait le rapprochement des aubes e~ les revêtements antifriction ! connus ne sont efficaces que dans des conditions bien defi-; 20 nies ne correspondant pas aux charges importantes supportees 1 par les turbines de forage.
Afin d'eviter l'inconvénient des surfaces lisses, on peut faire appel aux roulements mais, la encore, les con-ditions d'emplois ne peuvent etre toujours respectées, les .~ roulements étant attaqués par la boue de forage et leur étan-cheité ne pouvant etre conservee.
Un objet de l.'invention est de permettre de rendre : pratiquement nuhle l'usure-.des.surfaces en.contact.dans toute .~ ~ plage de:temperature~ et de~.pressions.. exter.ieures.a celles de la.. transformation du diamant en graphite.
L'experience montre en effet que quels que soient C~ .
. . , . . . . , - .
. -1~3S313 .
les types de.surfaces ou de concre*ions diamantees utilises et apres rodage des deux surfaces l'une contre l'autre, les dispositifs antifriction que constituent de telles surfaces par leur liaison non seulement resistent aux pressions ele-vees et aux grandes vitesses, mais sont pratiquement sans usure dès que le rodage a ete obtenu.
En outre, l'experience montre qu'il devient pos-sible non seulement d'utiliser de telles surfaces lisses de compositions identiques des plus variees, mais que l'on peut 10 appliquer le dispositif antifriction ainsi realise a tous les types connus de paliers, l'une des surfaces jouant le role de palier proprement dit, l'autre surface glissant ou roulant sur ce nouveau type de palier. En particulier, lors-que les efforts de pression sont importants et que la vites-se est grande, on peut utiliser un palier forme d'une cou-ronne d'appui reposant sur des patins de même nature que la couronne après rodage des surfaces diamantées en contact.
Ceci a pour avantage de pouvoir s'écarter davantage des zones de transforma*ion des diamants en graphite par la réduction 20 de la température obtenue en faisant circuler un fluide de refroidissement entre les pa.tins.
Un autre objet de l'invention est donc l'applica-tion de surfaces diamantees apres rodage aux paliers de tout -type et notamment aux paliers :Eluides ou les surfaces des J
paliers sont.séparées aux .vitesses élevées par un film fluide liquide ou gazeux, ces divers paliers nouveaux établissant chacun une liaison avec une surface diamantée qui forme avec la surface diamantée du palier le dispositif antifriction - évitant toute usure.
Les expériences étendues aux contacts de surfaces de concré*ions diamantées de compositions differentes se sont egalement revelees ef.ficaces, que les diamants incor-pores soient d'origine naturelle ou artificielle et dès l.'instant que le rodage a ete rea.lise.
On peut, de la sorte, utiliser des couronnes de diamants, ces derniers servant de patins sur lesquels por-.tent des chemins en concré*ions diamantées.
Selon la presente.i~vention,.il est prevu un dis-positif antifric.tion comportant deux surfaces diamantées et roaées, dont chacune des surfaces diamantées est faite d'une concrétion diamantée.
Selon la présente invention,.il est aussi prévu un pa.li.er comprenant deux élements en mouvement relatif avec une surface de l'un des eléments g.lissant sur une surface de~l'autre élément, caractérisé en ce que chacune de ces deux surfaces est constituée par une concrétion diamantée, c'est-à-dire une masse frittée dans laquelle sont noyés des diamants, concrétion qui a été rodée.
Tous les types de surfaces et de concrétions dia-.
mantées utilisés, de natures voisines ou differentes aussi bien dans les compositions des poudres métalliques uti.lisées que dans les dimensions des diamants.inc:lus dans les concré-tions diamantées, ou même utilisees comme patins, se sont révélés sans usure des l'obtention du rodage entre surfaces, surfaces et pa*ins diamantés, surfaces et diamants.isolés.
L'invention s'applique ain.si à tout disposi.tif an-tifric*ion et notamment à tous types de paliers y compris pa.liers de butée, crapaudines et paliers à .films de.fluides servant de guidage et ou d'appui permanent ou intermittent à
une autre surface diamantée.
.' , - .C -3--~135313 D'autres objets et caractéristiques ressortiront de la description suivante faite en référence au dessin annexé qui représente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réali-sation de l'invention dans l'une de ses applications.
Sur le dessin:
La figure unique représente une demi-coupe axiale schématique de la partie du stator et du rotor d'une turbine de forage incluant un palier à patin de concrétion diamantée.
Dans l'exemple choisi, le stator est constitué dans la partie représentée d'une partie cylindrique 1 dont l'axe 3 coincide avec l'axe du rotor central 4.
Le rotor 4 inclut un support circulaire 5 au-dessous duquel est fixé, ou incorporé, une couronne 8 faite d'une con-crétion diamantée. La surface inférieure 6 de cette couronne prend appui sur les surfaces 7 d'une série de patins 9 solidaires du stator 1.
Les patins 9, constitués d'une concrétion diamantée identique à celle de la couronne 8 sont fixés ou incorporés à un support 2 en forme d'anneau du stator 1.
Dans cet exemple, seuls les efforts axiaux étant im-portants, le palier 10 monté à ]a périphérie du support 2 peut être de type quelconque et pourrait éventuellement être un palier conforme à l'invention dont la surface diamantée serait rodée sur la surface cylindrique diamantée en regard du rotor 4.
La composition de la couronne de concrétion diamantée 8 et des patins 9 peut être par exemple toute composition de concrétions diamantées utilisées dans les outils de forage.
- Selon l'invention, les surfaces 6 et 7 sont rodées par exemple . .
par frottement de ces surfaces l'une contre l'autre jusqu'à
disparition de toute trace d'usure sensible. On constate, en effet, ainsi qu'on l'a exposé ci-dessus, que dès l'obtention du rodage l'usure cessait.
.
11353~L3 sien qu ~ en général l'obtention du rodage est atteinte d'autant plus rapidement que les compositions des concrétions sont identiques et comportent des diamants de fines granulométries, il est possible d'obtenir des surfaces rodées n'entralnant plus d'usure lorsque les granulométries diffèrent et que les concrétions répondent à des compositions différentes.
En particulier, dans l'application de ces surfaces aux paliers de turbine de forage, on constate que contrairement à
l'action destructrice qu'avait la boue de forage sur les rou-lements lorsqu'elle était utilisée comme fluide de refroidis-sement, la boue n'a aucune action nocive contre les surfaces frottantes diamantées. La boue circulant entre les patins 9 de surface 7 et la couronne 8 de surface 6 n'a pour seul effet que de refroidir ces surfaces. L'absence d'altération des sur-faces diamantées et rodées 6 et 7 est remarquable et est aussi l'un des facteurs d'absence d'usure.
Dans le cas où l'on désire réaliser des paliers fluides, on procède de la même manière en effectuant un rodage des paliers cylindriques de surfaces diamantées et des pièces diamantées délimitant les films de fluide.
Bien que l'on n'ait décrit qu'un seul exemple de dis-positif antifriction pour une application bien déterminée et que l'on ait cité comme exemple de concrétions diamantées celles d'un usage courant dans les outils de forage à haut rendement, on comprendra que l'invention n'est pas limitée à quelques exemples, toutes compositions diamantées pouvant convenir dès l'instant qu'une surface d'une telle composition peut être rodée - ~ ~ sur une autre surface de même nature pour parvenir à l'absence d'usure. I1 est possible d'ailleurs d'effectuer une partie du rodage sur des surfaces de compositions différentes, le rodage -entre les surfaces du pa]ier de même nature ou de nature diffé-rente ayant cependant lieu soit pour réaliser le finissage du ..
` 11353i3 du rodage, soit pour réaliser le rodage proprement dit.
A titre d'exemples de surfaces diamantées, on peut utiliser notamment les concrétions diamantees citees dans le brevet canadien 916.136 delivré le 5 decembre 1972 et ayant le meme inventeur.
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Les très nombreux types de paliers connus ne per-I mettent pas d'eviter de façon efficace l'usure des pieces en contact. Cette usure doit etre cependant tout particulière-I ment évitée lorsque les paliers supportent par exemple les rotors de turbines de forage. Une telle usure peut avoir en effet des conséquences graves en raison de la diminution qu'elle en.traIne du jeu existant entre les aubes du stator et du rotor, la suppression de ce jeu conduisant à leur des-truction.
On ne peut donc utiliser les solutions dans les-quelles l'une des parties en contact est une pièce d'usure desti.née à être remplacée puisque cette usure entraInerait le rapprochement des aubes e~ les revêtements antifriction ! connus ne sont efficaces que dans des conditions bien defi-; 20 nies ne correspondant pas aux charges importantes supportees 1 par les turbines de forage.
Afin d'eviter l'inconvénient des surfaces lisses, on peut faire appel aux roulements mais, la encore, les con-ditions d'emplois ne peuvent etre toujours respectées, les .~ roulements étant attaqués par la boue de forage et leur étan-cheité ne pouvant etre conservee.
Un objet de l.'invention est de permettre de rendre : pratiquement nuhle l'usure-.des.surfaces en.contact.dans toute .~ ~ plage de:temperature~ et de~.pressions.. exter.ieures.a celles de la.. transformation du diamant en graphite.
L'experience montre en effet que quels que soient C~ .
. . , . . . . , - .
. -1~3S313 .
les types de.surfaces ou de concre*ions diamantees utilises et apres rodage des deux surfaces l'une contre l'autre, les dispositifs antifriction que constituent de telles surfaces par leur liaison non seulement resistent aux pressions ele-vees et aux grandes vitesses, mais sont pratiquement sans usure dès que le rodage a ete obtenu.
En outre, l'experience montre qu'il devient pos-sible non seulement d'utiliser de telles surfaces lisses de compositions identiques des plus variees, mais que l'on peut 10 appliquer le dispositif antifriction ainsi realise a tous les types connus de paliers, l'une des surfaces jouant le role de palier proprement dit, l'autre surface glissant ou roulant sur ce nouveau type de palier. En particulier, lors-que les efforts de pression sont importants et que la vites-se est grande, on peut utiliser un palier forme d'une cou-ronne d'appui reposant sur des patins de même nature que la couronne après rodage des surfaces diamantées en contact.
Ceci a pour avantage de pouvoir s'écarter davantage des zones de transforma*ion des diamants en graphite par la réduction 20 de la température obtenue en faisant circuler un fluide de refroidissement entre les pa.tins.
Un autre objet de l'invention est donc l'applica-tion de surfaces diamantees apres rodage aux paliers de tout -type et notamment aux paliers :Eluides ou les surfaces des J
paliers sont.séparées aux .vitesses élevées par un film fluide liquide ou gazeux, ces divers paliers nouveaux établissant chacun une liaison avec une surface diamantée qui forme avec la surface diamantée du palier le dispositif antifriction - évitant toute usure.
Les expériences étendues aux contacts de surfaces de concré*ions diamantées de compositions differentes se sont egalement revelees ef.ficaces, que les diamants incor-pores soient d'origine naturelle ou artificielle et dès l.'instant que le rodage a ete rea.lise.
On peut, de la sorte, utiliser des couronnes de diamants, ces derniers servant de patins sur lesquels por-.tent des chemins en concré*ions diamantées.
Selon la presente.i~vention,.il est prevu un dis-positif antifric.tion comportant deux surfaces diamantées et roaées, dont chacune des surfaces diamantées est faite d'une concrétion diamantée.
Selon la présente invention,.il est aussi prévu un pa.li.er comprenant deux élements en mouvement relatif avec une surface de l'un des eléments g.lissant sur une surface de~l'autre élément, caractérisé en ce que chacune de ces deux surfaces est constituée par une concrétion diamantée, c'est-à-dire une masse frittée dans laquelle sont noyés des diamants, concrétion qui a été rodée.
Tous les types de surfaces et de concrétions dia-.
mantées utilisés, de natures voisines ou differentes aussi bien dans les compositions des poudres métalliques uti.lisées que dans les dimensions des diamants.inc:lus dans les concré-tions diamantées, ou même utilisees comme patins, se sont révélés sans usure des l'obtention du rodage entre surfaces, surfaces et pa*ins diamantés, surfaces et diamants.isolés.
L'invention s'applique ain.si à tout disposi.tif an-tifric*ion et notamment à tous types de paliers y compris pa.liers de butée, crapaudines et paliers à .films de.fluides servant de guidage et ou d'appui permanent ou intermittent à
une autre surface diamantée.
.' , - .C -3--~135313 D'autres objets et caractéristiques ressortiront de la description suivante faite en référence au dessin annexé qui représente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réali-sation de l'invention dans l'une de ses applications.
Sur le dessin:
La figure unique représente une demi-coupe axiale schématique de la partie du stator et du rotor d'une turbine de forage incluant un palier à patin de concrétion diamantée.
Dans l'exemple choisi, le stator est constitué dans la partie représentée d'une partie cylindrique 1 dont l'axe 3 coincide avec l'axe du rotor central 4.
Le rotor 4 inclut un support circulaire 5 au-dessous duquel est fixé, ou incorporé, une couronne 8 faite d'une con-crétion diamantée. La surface inférieure 6 de cette couronne prend appui sur les surfaces 7 d'une série de patins 9 solidaires du stator 1.
Les patins 9, constitués d'une concrétion diamantée identique à celle de la couronne 8 sont fixés ou incorporés à un support 2 en forme d'anneau du stator 1.
Dans cet exemple, seuls les efforts axiaux étant im-portants, le palier 10 monté à ]a périphérie du support 2 peut être de type quelconque et pourrait éventuellement être un palier conforme à l'invention dont la surface diamantée serait rodée sur la surface cylindrique diamantée en regard du rotor 4.
La composition de la couronne de concrétion diamantée 8 et des patins 9 peut être par exemple toute composition de concrétions diamantées utilisées dans les outils de forage.
- Selon l'invention, les surfaces 6 et 7 sont rodées par exemple . .
par frottement de ces surfaces l'une contre l'autre jusqu'à
disparition de toute trace d'usure sensible. On constate, en effet, ainsi qu'on l'a exposé ci-dessus, que dès l'obtention du rodage l'usure cessait.
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11353~L3 sien qu ~ en général l'obtention du rodage est atteinte d'autant plus rapidement que les compositions des concrétions sont identiques et comportent des diamants de fines granulométries, il est possible d'obtenir des surfaces rodées n'entralnant plus d'usure lorsque les granulométries diffèrent et que les concrétions répondent à des compositions différentes.
En particulier, dans l'application de ces surfaces aux paliers de turbine de forage, on constate que contrairement à
l'action destructrice qu'avait la boue de forage sur les rou-lements lorsqu'elle était utilisée comme fluide de refroidis-sement, la boue n'a aucune action nocive contre les surfaces frottantes diamantées. La boue circulant entre les patins 9 de surface 7 et la couronne 8 de surface 6 n'a pour seul effet que de refroidir ces surfaces. L'absence d'altération des sur-faces diamantées et rodées 6 et 7 est remarquable et est aussi l'un des facteurs d'absence d'usure.
Dans le cas où l'on désire réaliser des paliers fluides, on procède de la même manière en effectuant un rodage des paliers cylindriques de surfaces diamantées et des pièces diamantées délimitant les films de fluide.
Bien que l'on n'ait décrit qu'un seul exemple de dis-positif antifriction pour une application bien déterminée et que l'on ait cité comme exemple de concrétions diamantées celles d'un usage courant dans les outils de forage à haut rendement, on comprendra que l'invention n'est pas limitée à quelques exemples, toutes compositions diamantées pouvant convenir dès l'instant qu'une surface d'une telle composition peut être rodée - ~ ~ sur une autre surface de même nature pour parvenir à l'absence d'usure. I1 est possible d'ailleurs d'effectuer une partie du rodage sur des surfaces de compositions différentes, le rodage -entre les surfaces du pa]ier de même nature ou de nature diffé-rente ayant cependant lieu soit pour réaliser le finissage du ..
` 11353i3 du rodage, soit pour réaliser le rodage proprement dit.
A titre d'exemples de surfaces diamantées, on peut utiliser notamment les concrétions diamantees citees dans le brevet canadien 916.136 delivré le 5 decembre 1972 et ayant le meme inventeur.
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Claims (11)
1. Dispositif antifriction comportant deux sur-faces diamantées et rodées, dont chacune des surfaces diaman-tées est faite d'une concrétion diamantée.
2. Dispositif antifriction selon la revendication 1, dont les concrétions diamantées sont identiques.
3. Dispositif antifriction selon la revendication 1, dont la granulométrie des diamants est différente dans les concrétions diamantées des deux surfaces.
4. Dispositif antifriction selon la revendication 1, et pour turbine de forage, dont l'une des surfaces est une couronne solidaire du rotor de la turbine et l'autre surface est une couronne solidaire du stator de la turbine, la surface diamantée de l'une des couronnes prenant appui sur la sur-face diamantée de l'autre couronne.
5. Dispositif antifriction selon la revendication 4, dont la couronne de concrétion diamantée du stator est formée de patins de concrétion diamantée.
6. Dispositif antifriction selon la revendication 1, dont les surfaces diamantées sont séparées par un film fluide ou gazeux.
7. Dispositif antifriction selon la revendication 1, dont l'une des surfaces de contact comporte au moins un chemin d'une surface diamantée rodée, l'autre surface de contact étant formée d'au moins une série de diamants glis-sant sur ledit chemin.
8. Palier comprenant deux éléments en mouvement relatif avec une surface de l'un des éléments glissant sur une surface de l'autre élément, caractérisé en oe que chacu-ne de ces deux surfaces est constituée par une concrétion diamantée, c'est-à-dire une masse frittée dans laquelle sont noyés des diamants, concrétion qui a été rodée.
9. Palier selon la revendication 8, caractérisé
en ce que ladite masse frittée comprend au moins un carbure métallique résistant à l'abrasion et au moins un métal géné-ralement utilisé dans la technique du frittage.
en ce que ladite masse frittée comprend au moins un carbure métallique résistant à l'abrasion et au moins un métal géné-ralement utilisé dans la technique du frittage.
10. Palier selon la revendication 9, caractérisé
en ce que lesdites surfaces sont séparées par un fluide de refroidissement constitue par de la boue de forage.
en ce que lesdites surfaces sont séparées par un fluide de refroidissement constitue par de la boue de forage.
11. Palier selon la revendication 10, pour turbine de forage, caractérisé en ce que l'une desdites surfaces est une couronne solidaire du rotor de la turbine et l'autre des-dites surfaces est une couronne solidaire du stator de la turbine.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7823809 | 1978-08-11 | ||
| FR7823809A FR2433130A1 (fr) | 1978-08-11 | 1978-08-11 | Dispositif antifriction, notamment pour turbine, et procede de realisation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CA1135313A true CA1135313A (fr) | 1982-11-09 |
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ID=9211810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000333527A Expired CA1135313A (fr) | 1978-08-11 | 1979-08-10 | Dispositif antifriction, notamment pour turbine, et un palier |
Country Status (17)
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|---|---|
| US (1) | US4345798A (fr) |
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