Ensemble constitué par un palier et son arbre La présente invention a pour objet un en semble constitué par un palier et son arbre destiné à tourner à des vitesses de rotation ex trêmement élevées pouvant atteindre 60 000 à<B>100</B> 000 t/min., les faces de travail de ces deux parties coopérantes étant légèrement écartées en fonctionnement de manière à fournir un espace entre elles pour du fluide et des moyens étant agencés pour amener du fluide sous pression dans ledit espace.
Le palier selon l'invention est caractérisé en ce que lesdites faces de travail coopéran tes sont de forme générale conique, en ce qu'une desdites faces de travail présente au moins trois orifices d'admission de fluide sé parés, espacés autour de l'axe de cette face de travail, et en ce que des nervures sont ména gées sur ladite face de travail autour des ori fices d'admission pour contrôler l'écoulement de fluide au-delà desdits orifices d'admission de sorte que lors du déplacement radial relatif des axes des faces de travail,
l'écoulement de fluide à partir d'au moins un des orifices est diminué et l'écoulement de fluide à partir d'au moins un autre desdits orifices d'admission est augmenté en vue de faire varier la distribution de fluide sous pression autour de l'axe pour tendre à réaligner les parties dudit ensemble. Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, trois formes d'exécution de l'ensemble faisant l'objet de la présente invention et des tiné à être utilisé respectivement sur une ma chine à rectifier les surfaces intérieures à vi tesse élevée et une affûteuse.
La fig. 1 est une vue en coupe horizontale à travers un palier combiné de tourillon et de butée agencé de manière à supporter la même charge dans toutes les directions.
La fig. 2 est une vue à plus grande échelle d'un détail de la partie supérieure gauche de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en élévation, à plus grande échelle, de la partie gauche du palier de la fig. 1 vue axialement.
La fig. 4 est une vue en élévation corres pondante de la fig. 3 en coupe par la ligne <I>IV-IV</I> de la fig. 3.
La fig. 5 est une vue correspondant à la fig. 1 de la deuxième forme d'exécution d'un ensemble à arbre vertical pour une machine à rectifier. La fig. 6 est une vue correspondant à la fig. 1 d'une troisième forme d'exécution des tinée à supporter de plus grandes poussées axiales que dans les deux formes d'exécution précédentes.
La fig. 7 est une vue en coupe par la ligne VII-VII de la fig. 6.
La fig. 8 est une vue en coupe par la ligne VIII-VIII de la fig. 6.
La fig. 9 est une vue en coupe par la ligne IX-IX de la fig. 6. Dans la première forme d'exécution repré sentée aux fig. 1 à 4, l'ensemble est constitué d'un palier comprenant une enveloppe 1 sup portant un arbre 2 au moyen des dispositifs qui vont être décrits ci-après. L'arbre 2 com porte à l'extrémité gauche un mandrin 3 des tiné à maintenir l'arbre d'une meule du type standard à rectifier les surfaces intérieures. L'arbre 2 comprend également quatre aubes de turbine 4 à l'extrémité droite pour l'en- trainer en rotation.
Les parties de la fig. 1 se trouvant immédiatement au-delà de l'extré mité droite de l'arbre 2 se rapportent à l'en- trainement de la turbine et ne seront pas dé crites.
L'enveloppe 1 est creuse au centre dans le but qui sera décrit plus loin et comporte un alésage cylindrique 5 à proximité de l'extré mité gauche ainsi qu'un autre alésage cylin drique 6 vers l'extrémité droite. Des éléments de palier 7 et 8 normalement fixes sont mon tés dans les alésages 5 et 6 respectivement, ces éléments étant représentés à plus grande échelle en détail aux fig. 2, 3 et 4. Les élé ments 7 et 8 peuvent coulisser axialement sur une distance limitée dans les alésages cylin driques de l'enveloppe 1. La surface de tra vail de l'élément fixe 7 qui peut être désignée comme étant un manchon est conique avec le sommet vers la gauche, tandis que la sur face 8 est également conique, mais avec le sommet à droite.
L'arbre 2 présente une partie centrale 9 de diamètre plus grand que les parties s'éten dant à travers les manchons de palier 7 et 8, la partie centrale 9 se terminant par des épau lements 11 de forme conique et destinés à venir s'adapter dans les surfaces intérieures 10 des manchons 7 et 8. Le manchon 7 est venu de fabrication avec une bride 12 mobile axialement au moyen de deux séries de trois vis chacune (non représentées). Les vis d'une série pénètrent dans des trous taraudés ména gés dans l'enveloppe 1 et celles de l'autre série se déplacent dans des trous taraudés pratiqués dans la bride 12 pour presser contre l'extré mité libre de l'enveloppe. Un couvercle 13 empêche toute poussière abrasive de pénétrer dans le palier.
Le manchon 8 comporte une bride 14 au moyen de laquelle il est fixé à l'enveloppe 1.
Les parties actives des manchons 7 et 8 'sont les mêmes. Une rainure circonférentielle 15 (voir fig. 2) ménagée autour de la partie cylindrique du manchon, vient en correspon dance avec une rainure circonférentielle exté rieure 16 ménagée dans l'enveloppe 1 et re liée par un conduit 17 à une conduite d'ali mentation de fluide 18 horizontale munie d'un raccord 19. La surface 10 du manchon 8, comme représenté aux fig. 3 et 4, est tron conique avec six nervures plates découvertes ayant la forme de boucles fermées. Les bou cles sont arrondies vers la partie intérieure en 20.
Elles sont concaves à l'intérieur au bord d'attaque 21 et convexes à l'intérieur au bord de fuite 22 et elles s'inclinent d'une manière curviligne vers l'extérieur jusqu'en un point 23 dirigé dans le sens de rotation.
Lorsque l'arbre est fixe, l'épaulement 11 conique fait contact avec toute la surface su périeure des nervures entourant les six poches mais, comme il sera expliqué par la suite, ces surfaces sont supportées par un film de fluide circulant lorsque l'arbre tourne. Un conduit oblique approximativement à angle droit par rapport à la surface de palier, s'étend de la partie inférieure et intérieure de chaque poche vers la rainure 15. Ce conduit comprend deux parties, une partie de diamètre très petit 24 à proximité de la rainure 15 et une partie de diamètre beaucoup plus grand 25 à proximité de la poche.
Pendant le fonctionnement, une source de fluide sous pression élevée qui peut être de 68 atm., est reliée au raccord 19 et le fluide passe à travers le conduit 17 vers les rainures 16 et 15 jusqu'à proximité des extrémités in térieures des poches par 'les conduits 24 et 25. La pression du fluide amené dans les six po ches, qui peut être la moitié de la pression d'alimentation, supporte la poussée exercée par l'épaulement 11 de l'arbre contre le man chon de palier correspondant.
Un très petit jeu existe entre les nervures 29 entourant les poches et la surface d'accouplement de l'ar bre, comme c'est normal dans le cas de paliers lisses, mais dans le cas présent ce jeu est main tenu à une valeur définie par l'utilisation d'un fluide de faible viscosité tel que de la paraf fine avec addition d'une petite proportion d'huile de lubrification.
Le fluide suinte sous forme d'un mince film de préférence d'environ 0,025 mm entre le sommet de la nervure et l'épaulement 11 de l'arbre pour être évacué principalement vers le diamètre extérieur ou plus grand de l'arbre. Il est récolté dans la partie creuse 26 ménagée dans l'enveloppe 1 et s'échappe par un conduit 27 à travers un raccord 28 où une aspiration peut être appliquée si l'on désire. Tout fluide s'échappant le long de l'extrémité gauche de l'arbre est recueilli par le couvercle ou la cuvette 13 et passe par un conduit 32 à travers la bride 12 et un conduit 33 ménagé dans l'enveloppe 1 jusqu'au conduit 27.
La raison pour laquelle les nervures 20, 21, 22 et 23 entourant les poches ont la forme particulière de larmes est, qu'avec des poches rondes ou ovales, il y aurait une turbulence excessive du fluide à l'intérieur de la poche donnant naissance à un frottement et à un surchauffage. Avec la forme représentée, com portant une pointe effilée se déplaçant dans le sens de rotation, le film de fluide prove nant d'entre les sommets des nervures et de l'épaulement de l'arbre est induit par attrac tion capillaire vers la surface de l'épaulement pour se déplacer avec celui-ci et suivre un parcours défini par la forme de la poche sous l'effet de la force centrifuge.
Si l'arbre est décentré d'une petite quantité, on remarquera que les jeux entre les nervures et les épaulements 11 d'un côté deviennent plus petits et que les jeux de l'autre côté de viennent plus grands. Sur le premier côté, la pression s'élève jusqu'à proximité de la pres sion d'alimentation du fait de la plus grande diminution dans l'évacuation du fluide ; sur l'autre côté, la pression tombe au voisinage de zéro du fait de l'écoulement plus libre du fluide et l'arbre a ainsi la tendance naturelle de retourner à sa position centrale. Avec la disposition décrite, la force de rappel agissant sur l'arbre, due à la différence de pression sur les deux côtés peut être égale à la pression d'alimentation multipliée par la surface d'une poche.
Il peut être désirable de vérifier les pres sions réelles dans les poches du palier. Une adjonction est, par conséquent, faite à la cons truction déjà décrite. Une rainure supplémen taire circonférentielle 29 est ménagée dans la partie cylindrique du manchon de palier et est reliée par un conduit fin 30 à l'extrémité ex térieure d'une des poches. Une rainure sup plémentaire 31 ménagée dans l'alésage de l'enveloppe 1 fournit une communication avec un manomètre (non représenté). II est pré férable de diviser les rainures 29 et 31 en trois parties par des pièces solides et de pré voir trois conduits 30 espacés à 1200.
Il est possible ensuite de régler le palier en obser vant simultanément les trois manomètres con nectés aux parties respectives du palier.
Dans le fonctionnement de machines né cessitant des ensembles tels que celui décrit ci-dessus, il convient habituellement d'amor cer la pompe hydraulique fournissant le fluide, automatiquement avec la mise en mar che de la machine. En fermant l'alimentation, la machine risque de marcher encore à une vitesse élevée sans fluide. Le dispositif hydrau lique doit par conséquent être muni d'un ac cumulateur pour maintenir l'alimentation de fluide au moins jusqu'à ce que la vitesse de la machine soit suffisamment faible pour qu'il n'y ait pas de risque de dommage aux surfa ces de palier sans écoulement de fluide.
La fig. 5 représente un ensemble palier- arbre semblable d'une façon générale à celui qui vient d'être décrit, mais avec deux modi- fications en plus de la disposition verticale de l'arbre. Dans cette deuxième forme d'exécu tion, le manchon de palier 12 est fixe et le manchon 8 de la fig. 1 est remplacé par un manchon 34 comportant trois cavités 35 dans sa bride dont une seule est représentée. Cha que cavité loge une vis 36 à tête ronde qui pénètre dans un trou taraudé 37 ménagé dans l'enveloppe 1 et sert de butée pour un ressort 38.
Par ce moyen, la distance axiale entre le manchon supérieur 7 et le manchon inférieur 34 est rendue variable par la compression du ressort 38. Les vis 36 servent à régler la pres sion exercée par le ressort 36 selon la poussée que doit normalement supporter le palier.
Cette figure représente également une va riante d'échappement de fluide en 39 rempla çant l'évacuation d'huile 28 de la fi-. 1 lors que celle-ci convient mieux du fait de la posi tion de montage du palier.
Une troisième forme d'exécution est repré sentée aux fig. 6 à 9. Cette troisième forme d'exécution convient pour les cas dans les quels une poussée axiale considérable doit être supportée. Dans ce cas, l'arbre comprend une double portée 11 semblable à celle décrite en référence à la fig. 1. A l'extrémité supé rieure de l'arbre 2 est monté un élément de palier de butée comprenant un organe 40 fixé sur l'arbre et présentant une surface inférieure 41 légèrement conique. Cette dernière co opère avec une surface 42 formée au sommet de l'enveloppe 1 qui présente une seule poche annulaire définie par une nervure circulaire extérieure 57.
Dans l'ensemble représenté, la poussée à supporter par l'arbre agit vers le bas. L'organe 40 pouvant subir un léger déplacement par rapport à l'enveloppe 1, les manchons 43 et 44 de l'élément de tourillon sont montés dans un corps cylindrique 45 de manière à pouvoir se déplacer d'une certaine quantité axialement dans l'enveloppe 1. Un ressort hélicoïdal 46 exerce une faible pression sur le palier de butée, de sorte que s'il n'y a aucune poussée réelle de travail, il subsistera encore une petite force tendant à maintenir les surfaces du palier de butée en contact.
Le fluide est amené par un raccord 47 et pénètre dans le palier de tourillon par un con duit circonférentiel 48, un conduit radial 49 et des rainures cylindriques 16 et 15, comme dans le cas de la fig. 1. Pour le manchon de palier supérieur 43, le fluide passe de la rai nure 48 par des conduits radiaux et axiaux 50 jusqu'à une rainure circonférentielle exté rieure 51 ménagée dans le corps 45 et de là par un conduit radial 52 à des rainures 16 et 15 comme décrit précédemment.
Un embranchement 53 sert à alimenter en fluide le palier de butée, mais le palier n'est pa's en communication directe avec l'alimen tation en 47. Le fluide provenant du raccord 47 pénètre dans une rainure circonférentielle 54 intérieure ménagée dans l'enveloppe 1 dont le bord supérieur est carré. Une rainure cir- conférentielle 55 ménagée dans le corps. 45, dont le bord inférieur est également carré, co opère avec la rainure 54 comme une soupape à tiroir et règle la fourniture de lubrifiant selon la position du corps 45 dans l'enveloppe 1.
Lorsque l'arbre 2 est soulevé du fait que la poussée est faible, la fourniture de fluide est étranglée par les rainures 54 et 55 laissant un jeu minimum entre elles. Avec une forte poussée, l'arbre 2 descend légèrement et agrandit la section transversale d'écoulement entre les rainures 54 et 55 permettant par là à du fluide à haute pression de passer à tra vers le conduit 53 jusqu'au palier de butée qui compense l'augmentation de poussée suppor tée par l'arbre.
Dans la forme d'exécution décrite, il y a une fuite constante de fluide vers l'intérieur du côté de l'arbre et un écoulement dépendant de la poussée vers l'extérieur sur la nervure 57. Il est également possible de monter une seconde nervure 58 concentrique à l'axe pour limiter la poche vers ledit axe. La fuite de liquide vers l'intérieur dépend alors également de la poussée.
Un organe de déviation 56 est monté à la base de l'arbre pour empêcher une fuite de fluide à travers le jeu à l'extrémité inférieure de l'enveloppe 1.