Palier de butée. La présente invention a pour objet un pa lier de butée du type comprenant un anneau tournant prenant appui sur une couronne de patins non rotative, .ces patins étant disposés, par rapport à l'anneau, de manière à créer au moment du démarrage -et à entretenir pen dant la rotation de l'anneau un film d'huile entre les surfaces adjacentes de l'anneau et des patins.
Les paliers de butée connus de ce genre son utilises pour supporter des charges très élevées, par exemple des rotors de machines hydro-électriques comprenant une roue de turbine, un arbre et un rotor de générateur pouvant atteindre ensemble plusieurs cen taines de tonnes.
Il est de toute nécessité dans de telles applications que la charge soit uniformément répartie sur tous les patins pour éviter les risques de grippage ou d'échauffement exa géré d'un ou plusieurs patins.
On connaît déjà différents moyens per mettant .d'obtenir une répartition uniforme de la charge sur les patins: D'une part, des moyens mécaniques qui ne sont pas parfaits car les frottements, gênent l'action d'équilibre des organes.
D'autre part, on connaît un autre moyen qui, lui, est hydraulique et consiste à trans mettre au bâti du palier la charge que fait subir aux patins l'anneau tournant, par l'intermédiaire d'un volume d'huile sous pression. Cette transmission hydraulique de la charge permet donc d'équilibrer de façon parfaite la charge sur chaque patin. En pra tique, dans ce dernier cas; la couronne de patins est portée par au moins un piston sus ceptible de se déplacer dans un cylindre dans lequel agit de l'huile sous pression, de ma nière à permettre aux patins de s'adapter contre la face correspondante de l'anneau tournant.
Cependant, dans un tel palier, l'huile sous pression servant d'organe de transmission. de la chargé est fournie par une pompe,- et toute 9 avarie survenant à cette pompe peut néces siter l'arrêt de la machine dont fait partie le palier.
Le palier de butée,"selon l'invention est précisément du type dans lequel chaque patin est porté par un. piston susceptible de se dé placer dans un cylindre dans lequel est sus ceptible d'agir, au moins momentanément, de l'huile sous. pression, lesdits cylindres étant en communication les uns avec les autres,. de ; manière à permettre d'obtenir une réparti tion uniforme de. la charge sur tous les pa tins.
Ce palier de butée est caractérisé en ce qu'un -dispositif à coin réglable est placé , entre chaque patin -et la partie du bâti for mant support du palier, ce dispositif étant susceptible de se substituer à l'action de la pression d'huile pour transmettre intégrale ment la charge du patin au bâti en conser vant iine répartition uniforme de la charge sur tous les patins.- Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quatre formes d'exécution du pa lier de butée selon l'invention.
La fig. 1 est une coupe axiale de la pre mière forme d'exécution.
La fig. 2 est une coupe selon II-II de la fig.1.
La fig.3 est une vue partielle en coupe axiale de la seconde forme d'exécution.
La fig.4 est une coupe selon IV-IV de la fig. 3.
La fig. 5 est une coupe axiale de la troi sième forme d'exécution, et la fig. 6 une vue en coupe axiale de la quatrième forme d'exécution.
La première forme d'exécution du palier de butée représentée aux fig.1 et 2 comprend un anneau tournant 1 prenant appui sur une couronne de patins 2 non rotative. Ces patins 2 sont disposés, par rapport à l'an neau 1, de manière à créer au moment du dé marrage et à entretenir pendant la rotation de l'anneau un film d'huile entre les sur faces adjacentes de l'anneau et des patins.
Chacun des patins 2 est solidaire d'un piston 3 susceptible de se déplacer dans un cylindre 4 de manière à permettre au patin 2 de' s'adapter contre la face correspondante de l'anneau tournant.- Ces cylindres 4 sont formés dans un anneau fixe 5 porté par la partie du bâti 6 formant support. Comme le montre la fig. 2; les cylindres 4 sont tous en communication les uns avec les autres par des canaux 7.
La charge d'une machine qui doit être supportée par le palier lui est transmise par un arbre 8 de la machine sur lequel est calé un manchon 9 prenant appui sur l'anneau 1 dont il est rendu solidaire en rotation par des tourillons 10.
Un dispositif à coin est disposé entre chaque patin 2 et le bâti 6'. Dans cette forme d'exécution, ce dispositif -est situé .entre le piston 3 et le fond du cylindre 4 correspon dant. Ce dispositif à coin comprend un corps solide 11, en l'occurrence une bille d'acier, susceptible -d'être déplacée radialement par rapport à l'axe du palier, entre la face infé- rieure 12 du piston 3 et la face correspon dante 13 du fond du cylindre 4.
Ces deux faces 12 et 13 présentent chacune une pièce rapportée 14, respective ment 15, destinée à entrer en contact avec la bille 11. Comme le montre la fig.2, ces pièces 14 et 15 sont établies en forme de gouttière cylindrique, dont les génératrices respectives convergent vers l'extérieur du pa lier.
La bille 11 est entourée d'une bague 16 à laquelle est reliée une tige filetée 17. Celle- ci traverse la paroi du cylindre 4, et un écrou 18 vissé sur elle permet, d'une part, de déplacer la bille 11 de l'extérieur de l'an neau 5 et, d'autre part, .de fixer la bille 11 dans une position .déterminée.
Des segments 20 sont destinés à garantir l'étanchéité du piston 3.
La mise en service d'une machine munie du palier de butée décrit ci-dessus s'effectue de la manière suivante: Alors que la machine est encore à l'arrêt, on alimente les cylindres 4 en huile sous pression, à l'aide d'une pompe non repré sentée. Cette mise sous pression des cylindres 4 permet .de répartir uniformément la charge sur tous les patins 2. A la suite de cette mise sous pression des cylindres 4, les pistons 3 peuvent se trouver à des niveaux différents les uns -des autres.
Cette différence est consé cutive principalement aux déformations inégales de la partie du bâti formant support sous l'effet de la charge. En manoeuvrant les écrous 18, on déplace les billes 11 de ma nière que celles-ci entrent en contact aussi bien avec les pièces 15 qu'avec des pièces 14, de sorte que la .charge de chaque patin puisse se transmettre au bâti 6 par l'intermédiaire des billes 11.
On peut alors mettre hors ser vice la pompe d'alimentation en huile sous pression. Dès que la pression dhuile baisse dans les cylindres 4, la charge des patins se transmet donc intégralement par les billes 11.
Le palier de butée est ainsi réglé et la machine qu'il équipe peut être mise en marche.
La seconde forme d'exécution du palier dé butée, représentée aux fig.3 et 4, com- prend sensiblement tous les organes de la première. Les seules différences sont les sui vantes: les billes 11 ont été remplacées par des corps 21 -en forme de cylindres dont les deux extrémités sont constituées par des calottes sphériques; les segments 20 ont été remplacés par un joint 22 en caoutchouc ou autre matière sem blable.
Toutefois, cette seconde forme d'exécution se distingue surtout de la première par le fait qu'au moins l'un des patins 2, formant bloc avec un piston 3, présente dans son corps un canal 23 destiné à faire communi quer le film d'huile formé entre la surface active 24 du palier et l'anneau 1 avec le cy lindre 4 correspondant.
Ainsi, une fois le film d'huile formé lors de la marche de la machine, tous les cy lindres 4 sont alimentés en huile sous pression à partir dudit film d'huile.
En outre, ce même patin 2 présente un canal d'échappement 25 permettant,de limiter la pression régnant dans les cylindres 4. Un dispositif de réglage du débit du canal d'échappement comprend un organe d'obtu ration constitué par un piston.26 présentant une arête de réglage 27. Ce piston 26 est sus- ceptible de coulisser dans l'embouchure du canal 25 et son arête 27 coopère avec une arête correspondante 28 située à l'entrée du canal 25.
Un mécanisme permet de régler le niveau de l'arête de réglage 27 par rapport au bâti 6 du palier et, du même coup, le niveau des patins 2 lors de la marche de la machine; ce mécanisme comprend une tige 29 susceptible de coulisser transversalement dans l'anneau 5, et reliée par une biellette 30 au piston 26. Cette tige 29 est solidaire d'im piston 31 tendant toujours, sous l'effet de la pression régnant dans les cylindres, à déplacer la tige 29 vers la gauche en regardant la fig. 3 et, par conséquent, à ramener le piston 26 en position d'ouverture du canal 25.
Un méca nisme de butée 32 (non représenté en détail) agit sur le piston 31 pour déterminer la po- sition du piston 26 et, de ce -fait, la hauteur de l'arête de réglage 27.
La mise en service d'une machine munie du palier de butée selon la seconde forme d'exécution a lieu de la manière suivante: Alors que la machine est à l'arrêt, et comme pour la première forme d'exécution, on alimente les cylindres 4 en huile sous pression à l'aide d'une pompe non représen tée.
Cette mise sous pression des cylindres 4 permet d'obtenir une répartition uniforme de la charge sur tous des patins 2. Les corps 21 sont alors déplacés pour compenser les diffé rences de niveau des pistons 3 par rapport au fond des cylindres 4 de manière que le contact soit établi entre les pistons 3 et le corps 21, d'une part (par l'intermédiaire de la pièce 14), et entre ledit corps 21 et le fond 13, d'autre part (par l'intermédiaire de la pièce 15).
Cette opération terminée, la pompe d'ali mentation en huile sous pression des cy lindres 4 peut être mise hors service ou non, et la machine peut être lancée. Si ladite pompe d'alimentation n'a pas été arrêtée avant la mise en marche de la machine, on la mettra hors service dès que la machine aura atteint sa vitesse normale, car dès l'entrée en rotation de l'anneau 1, . le film d'huile créé entre celui-ci et les patins 2 assure lui- même l'alimentation en huile sous pression des cylindres 4.
L'arête de réglage 27 du pis ton 26 peut alors être amenée à un niveau assurant le maintien du contact entre les pis tons 3 et les corps 21. De préférence, cette arête 27 est réglée à un niveau légèrement supérieur, de manière que tant que la ma chine est en service, les pistons 3 soient écar tés quelqùe peu des corps 21, et qu'ainsi la répartition uniforme de la charge sur tous les patins 2 par la pression de l'huile soit garantie malgré les vibrations, le tassement et éventuellement l'usure des patins 2.
Dans cette forme d'exécution, les corps 21 consti tuent -donc des organes de sécurité garantis sant un fonctionnement normal du palier, même si une baisse de pression se produisait dans les cylindres 4.
Diverses variantes de cette seconde forme d'exécution pourraient être prévues. Elles ne seront toutefois pas décrites en détail ici, car le principe même de l'alimentation par le film d'huile des cylindres 4 a été décrit dans le brevet N 304117, dans lequel plusieurs va riantes ont été décrites qui, toutes, pourraient être combinées avec l'une ou l'autre des deux premières formes d'exécution (fig. 1 à 4).
Les formes d'exécution représentées aux fig. 5 et 6 se distinguent de la première forme d'exécution par le fait que les patins 2, au lieu d'être en une pièce avec leur piston respectif 3, forment deux pièces distinctes. Comme cela est visible aux fig. 5 et 6, chaque patin 2 présente à sa partie -inférieure un bossage 33 par lequel il entre en contact avec la. face extérieure 34 du piston 3 correspon dant. Cet appui 33 laisse donc toute liberté au patin 2 pour épouser de manière parfaite la face inférieure de l'anneau 1.
La construction du corps 11, du cylindre 4 et des moyens de- réglage 16 à 18 de la bille de cette troisième forme d'exécution est sem blable à celle de la première (fig.1). Dans la forme d'exécution représentée à la fig.6, le corps interposé entre le fond 13 dit cylindre 4 et la face inférieure <B>12</B> du pis ton 3 a la forme d'un prisme 35 de section trapézoïdale. Dans ce dernier cas aucune pièce 14 ou 15, n'est rapportée dans le -fond 13 du cylindre 4 ou sur la face inférieure 12 du piston 3.
Le plan du fond 13@ est sensible ment horizontal et le plan de la face 12 con verge vers lui vers l'extérieur du palier.
-En variante des différentes formes d'exé cution représentées, les. moyens de réglage du corps solide 11, 21 ou 36 interposé entre le fond<B>13</B> de chaque cylindre 4 et la face 12 du piston 3 pourraient comprendre un dispo sitif à ressort tendant à pousser radialement le corps solide 11, 21 ou 35. Ces moyens pour raient aussi comprendre un piston différen tiel du même genre que le piston 3.1, tendant à déplacer radialement vers l'extérieur du pa lier le corps 11, 21 ou 3;5.
Thrust bearing. The present invention relates to a thrust bearing of the type comprising a rotating ring bearing on a ring of non-rotating pads,. These pads being arranged, relative to the ring, so as to create at the time of starting -and to maintain during rotation of the ring a film of oil between the adjacent surfaces of the ring and the pads.
Known thrust bearings of this type are used to withstand very high loads, for example rotors of hydro-electric machines comprising a turbine wheel, a shaft and a generator rotor which together can reach several hundred tons.
It is absolutely necessary in such applications that the load be uniformly distributed over all the pads to avoid the risks of seizing or overheating managed by one or more pads.
Various means are already known making it possible to obtain a uniform distribution of the load on the pads: On the one hand, mechanical means which are not perfect because the friction hinders the balancing action of the organs.
On the other hand, another means is known which, for its part, is hydraulic and consists in transferring to the frame of the bearing the load which the rotating ring imposes on the pads, by means of a volume of pressurized oil. . This hydraulic transmission of the load therefore makes it possible to perfectly balance the load on each pad. In practice, in the latter case; the ring of shoes is carried by at least one piston capable of moving in a cylinder in which pressurized oil acts, so as to allow the shoes to fit against the corresponding face of the rotating ring.
However, in such a bearing, the pressurized oil serving as a transmission member. load is supplied by a pump, - and any damage occurring to this pump may necessitate stopping the machine of which the bearing is part.
The thrust bearing "according to the invention is precisely of the type in which each pad is carried by a piston capable of moving in a cylinder in which oil is capable of acting, at least momentarily, under pressure, said cylinders being in communication with one another, so as to allow a uniform distribution of the load to be obtained on all the rollers.
This thrust bearing is characterized in that a -dispositif with adjustable wedge is placed between each pad -and the part of the frame for mant support of the bearing, this device being capable of replacing the action of the pressure of oil for fully transmitting the load from the pad to the frame while preserving the uniform distribution of the load on all the pads. - The appended drawing shows, by way of example, four embodiments of the thrust bearing according to invention.
Fig. 1 is an axial section of the first embodiment.
Fig. 2 is a section on II-II of fig.1.
FIG. 3 is a partial view in axial section of the second embodiment.
Fig. 4 is a section along IV-IV of fig. 3.
Fig. 5 is an axial section of the third embodiment, and FIG. 6 a view in axial section of the fourth embodiment.
The first embodiment of the thrust bearing shown in Figs.1 and 2 comprises a rotating ring 1 bearing on a ring of non-rotating shoes 2. These pads 2 are arranged, relative to the ring 1, so as to create when starting and to maintain during the rotation of the ring a film of oil between the adjacent surfaces of the ring and skates.
Each of the pads 2 is integral with a piston 3 capable of moving in a cylinder 4 so as to allow the pad 2 to 'fit against the corresponding face of the rotating ring. These cylinders 4 are formed in a ring fixed 5 carried by the part of the frame 6 forming a support. As shown in fig. 2; the cylinders 4 are all in communication with each other by channels 7.
The load of a machine which must be supported by the bearing is transmitted to it by a shaft 8 of the machine on which is wedged a sleeve 9 bearing on the ring 1 which it is made integral in rotation by journals 10.
A wedge device is arranged between each pad 2 and the frame 6 '. In this embodiment, this device -est located. Between the piston 3 and the bottom of the corresponding cylinder 4. This wedge device comprises a solid body 11, in this case a steel ball, capable of being displaced radially with respect to the axis of the bearing, between the lower face 12 of the piston 3 and the corresponding face. dante 13 from the bottom of cylinder 4.
These two faces 12 and 13 each have an added part 14, respectively 15, intended to come into contact with the ball 11. As shown in FIG. 2, these parts 14 and 15 are established in the form of a cylindrical channel, whose respective generators converge towards the outside of the pa lier.
The ball 11 is surrounded by a ring 16 to which is connected a threaded rod 17. The latter passes through the wall of the cylinder 4, and a nut 18 screwed onto it allows, on the one hand, the ball 11 to be moved from there. 'outside the ring 5 and, on the other hand, .de fix the ball 11 in a .determined position.
Rings 20 are intended to guarantee the sealing of piston 3.
A machine fitted with the thrust bearing described above is put into service as follows: While the machine is still at a standstill, the cylinders 4 are supplied with pressurized oil, using of a pump not shown. This pressurization of the cylinders 4 makes it possible to distribute the load uniformly over all the pads 2. Following this pressurization of the cylinders 4, the pistons 3 may be at different levels from each other.
This difference is mainly due to the unequal deformations of the part of the frame forming the support under the effect of the load. By maneuvering the nuts 18, the balls 11 are moved so that they come into contact both with the parts 15 and with parts 14, so that the load of each pad can be transmitted to the frame 6 by through the balls 11.
The pressurized oil feed pump can then be taken out of service. As soon as the oil pressure drops in the cylinders 4, the load on the pads is therefore transmitted entirely through the balls 11.
The thrust bearing is thus set and the machine it equips can be started.
The second embodiment of the thrust bearing, shown in FIGS. 3 and 4, comprises substantially all of the members of the first. The only differences are as follows: the balls 11 have been replaced by bodies 21 in the form of cylinders, the two ends of which are formed by spherical caps; the segments 20 have been replaced by a gasket 22 of rubber or other similar material.
However, this second embodiment differs above all from the first by the fact that at least one of the pads 2, forming a block with a piston 3, has in its body a channel 23 intended to communicate the film of oil formed between the active surface 24 of the bearing and the ring 1 with the corresponding cylinder 4.
Thus, once the oil film has formed during operation of the machine, all the cylinders 4 are supplied with pressurized oil from said oil film.
In addition, this same pad 2 has an exhaust channel 25 making it possible to limit the pressure prevailing in the cylinders 4. A device for adjusting the flow rate of the exhaust channel comprises a shutter member constituted by a piston. having an adjusting edge 27. This piston 26 is capable of sliding in the mouth of the channel 25 and its edge 27 cooperates with a corresponding edge 28 located at the entrance of the channel 25.
A mechanism makes it possible to adjust the level of the adjusting edge 27 relative to the frame 6 of the bearing and, at the same time, the level of the pads 2 when the machine is running; this mechanism comprises a rod 29 capable of sliding transversely in the ring 5, and connected by a rod 30 to the piston 26. This rod 29 is integral with the piston 31 still tending, under the effect of the pressure prevailing in the cylinders , to move the rod 29 to the left, looking at fig. 3 and, consequently, to return the piston 26 to the opening position of the channel 25.
A stop mechanism 32 (not shown in detail) acts on the piston 31 to determine the position of the piston 26 and, thereby, the height of the adjusting edge 27.
The commissioning of a machine provided with the thrust bearing according to the second embodiment takes place as follows: While the machine is stationary, and as for the first embodiment, the 4 cylinders in pressurized oil using a pump not shown.
This pressurization of the cylinders 4 makes it possible to obtain a uniform distribution of the load over all of the pads 2. The bodies 21 are then moved to compensate for the differences in level of the pistons 3 relative to the bottom of the cylinders 4 so that the contact is established between the pistons 3 and the body 21, on the one hand (via the part 14), and between said body 21 and the base 13, on the other hand (via the part 15 ).
Once this operation is completed, the pressurized oil supply pump to the cylinders 4 may or may not be taken out of service, and the machine may be started. If said feed pump has not been stopped before starting the machine, it will be put out of service as soon as the machine has reached its normal speed, because as soon as the ring 1 starts rotating,. the film of oil created between the latter and the pads 2 itself ensures the supply of pressurized oil to the cylinders 4.
The adjusting edge 27 of the udder 26 can then be brought to a level ensuring the maintenance of contact between the udders 3 and the bodies 21. Preferably, this edge 27 is adjusted to a slightly higher level, so that both that the machine is in service, the pistons 3 are slightly separated from the bodies 21, and thus the uniform distribution of the load on all the pads 2 by the pressure of the oil is guaranteed despite the vibrations, the settling and possibly wear of the pads 2.
In this embodiment, the bodies 21 therefore constitute safety members guaranteeing normal operation of the bearing, even if a drop in pressure occurs in the cylinders 4.
Various variants of this second embodiment could be provided. However, they will not be described in detail here, because the very principle of the supply by the oil film of the cylinders 4 has been described in patent No. 304117, in which several variants have been described which, all, could be combined with one or the other of the first two embodiments (fig. 1 to 4).
The embodiments shown in FIGS. 5 and 6 differ from the first embodiment in that the pads 2, instead of being in one piece with their respective piston 3, form two separate pieces. As can be seen in fig. 5 and 6, each pad 2 has at its lower part a boss 33 through which it comes into contact with the. outer face 34 of the corresponding piston 3. This support 33 therefore leaves complete freedom for the pad 2 to perfectly match the underside of the ring 1.
The construction of the body 11, of the cylinder 4 and of the adjustment means 16 to 18 of the ball of this third embodiment is similar to that of the first (fig.1). In the embodiment shown in FIG. 6, the body interposed between the bottom 13, said cylinder 4, and the lower face <B> 12 </B> of the pis tone 3 has the shape of a prism 35 of trapezoidal section. . In the latter case, no part 14 or 15 is attached to the bottom 13 of the cylinder 4 or to the underside 12 of the piston 3.
The plane of the bottom 13 @ is substantially horizontal and the plane of the face 12 converges towards it towards the outside of the bearing.
-As a variant of the various embodiments shown, the. means for adjusting the solid body 11, 21 or 36 interposed between the bottom <B> 13 </B> of each cylinder 4 and the face 12 of the piston 3 could comprise a spring device tending to radially push the solid body 11, 21 or 35. These means could also include a differential piston of the same type as the piston 3.1, tending to move the body 11, 21 or 3 radially outwardly from the bearing; 5.