Installation pour lubrifier par un gaz deux pièces en rotation relative La présente invention a pour objet une installa tion pour lubrifier par un gaz deux pièces en rota tion relative, comprenant une source de gaz à une première pression pour lubrifier les pièces en régime normal. L'invention a pour but d'empêcher les surfaces des pièces de venir en contact l'une avec l'autre lorsque le gaz de lubrification tend à dispa raître. Une telle disparition du gaz peut par exemple se produire lorsque la vitesse relative des deux pièces tombe au-dessous d'une valeur minimum nécessaire pour maintenir aérodynamiquement ce gaz. Ces deux pièces peuvent être, par exemple, un palier et l'arbre qui le supporte ou les deux pièces d'un palier de butée.
Lorsque ces surfaces des pièces sont en métal et que le gaz de lubrification est sec et/ou n'est pas oxydant, la couche d'oxyde qui est présente sur les surfaces des pièces au moment où on les assemble et qui, dans le cas de surfaces en chrome a une épaisseur moléculaire, est progressivement enlevée lorsque les pièces tournent l'une par rapport à l'autre. Comme cette couche d'oxyde n'est pas renouvelée, les surfaces des deux pièces viennent directement en contact lorsque cette couche d'oxyde est complètement enlevée, de sorte que lorsque le film de gaz est interrompu, les deux surfaces ten dent à se souder l'une à l'autre, ce qui provoque une destruction rapide des pièces et éventuellement leur grippage.
La présente invention est particulièrement utile lorsque le gaz de lubrification n'est pas oxydant et extrêmement sec, comme c'est le cas du gaz circu lant dans les réacteurs nucléaires.
L'installation faisant l'objet de la présente inven tion est caractérisée en ce qu'elle comprend une source de gaz à une seconde pression supérieure à la première, et des moyens sensibles à la vitesse de rotation relative des deux pièces et agencés pour envoyer automatiquement le gaz à la seconde pres sion entre les deux pièces quand cette vitesse rela tive tombe au-dessous d'une valeur déterminée.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'installation objet de l'inven tion La fig. 1 est une coupe axiale d'un dispositif à trois paliers que comprend cette forme d'exécution. La fig. 2 est une coupe selon II-II de la fig. 1, et La fig. 3 est une vue schématique de ladite forme d'exécution.
L'installation qui va être décrite comprend un dispositif à trois paliers lubrifiés par un gaz. Ce dispositif comporte un arbre 1 qui porte le rotor 2 d'un moteur électrique et, à l'une de ses extrémités, un ventilateur 3. L'arbre est porté par deux paliers 4 à lubrification par film gazeux, et la pression axiale exercée sur l'arbre par le ventilateur est absorbée par un palier de butée 5 disposé à l'extrémité de l'arbre opposée à celle portant le ventilateur. Les deux paliers 4 comprennent chacun un manchon cylindrique 6 dans lequel tourne un tourillon 7 de l'arbre 1, le palier de butée 5 se composant de deux surfaces dont l'une est constituée par un disque 8 fixé à l'arbre 1 et l'autre par une plaque annu laire 9 fixée à une bâche 11 entourant le moteur électrique.
Le ventilateur est destiné à propulser le gaz à travers la tuyauterie et le noyau d'un réacteur ato mique que comprend l'installation et les organes rotatifs sont entièrement enfermés dans l'enveloppe sous pression du réacteur, le gaz, constitué principa lement d'hélium, étant utilisé pour assurer la lubri fication aérodynamique des trois paliers 4 et 5 lors du régime normal. Pendant le fonctionnement nor mal, le ventilateur 3 fait circuler le gaz et, comme les paliers sont disposés dans la bâche de pression du réacteur, du gaz sous pression est toujours pré- sent dans les paliers pour lubrifier aérodynamique- ment ces paliers sans qu'il soit nécessaire de forcer le gaz entre les surfaces en contact.
Le fonctionne ment automatique de l'appareil a pour but d'envoyer du gaz sous pression élevée pendant les périodes de démarrage et d'arrêt, comme on le verra plus loin.
Les manchons 6 des paliers 4 présentent, dans leurs surfaces de support, des ajutages 12 à travers lesquels le gaz est destiné à être envoyé sous pres sion entre les surfaces de support, ceci à partir de moyens de lubrification d'appoint et afin d'empê cher que ces surfaces de support viennent en contact lorsque la vitesse des tourillons tombe au-dessous d'une certaine valeur, c'est-à-dire pour les vitesses pour lesquelles la lubrification aérodynamique des surfaces de support s'interrompt ou tend à s'inter rompre.
Dans chacun des paliers 4, les ajutages 12 sont disposés en deux rangées de trois, ces rangées étant espacées l'une de l'autre dans le sens de la longueur des paliers, et les ajutages dans chacune des rangées étant espacés circonférentiellement de façon régulière et étant situés dans un plan perpen diculaire à l'axe du tourillon. La plaque annulaire 9 du palier de butée 5 présente trois ajutages 13 espa cés circonférentiellement de façon régulière, un seul étant visible à la fig. 1.
Les ajutages des trois paliers sont alimentés en gaz par un tuyau d'alimentation commun 14 que comprennent les moyens de lubrification d'appoint, les ajutages 12 des manchons 6 étant alimentés par l'intermédiaire de buses 15 (fig. 2) montées radiale- ment dans les manchons 6, les ajutages 13 du palier de butée 5 étant alimentés à partir d'un conduit annulaire commun 16.
Le gaz d'appoint envoyé dans le tuyau d'alimen tation 14 passe, comme représenté à la fig. 3, dans un réservoir 38 vers une vanne d'isolement 39 qui est normalement maintenue ouverte et est destinée à faciliter l'échange du réservoir lorsque celui-ci est vide, et ensuite à travers une vanne 17 à commande manuelle, une vanne de réduction de la pression 18, une vanne de commande 19 actionnée par un élec tro-aimant, et enfin une vanne unidirectionnelle 21 destinée à, empêcher une fuite de gaz radioactif dans le dispositif de lubrification d'appoint.
L'installation décrite comprend un dispositif de verrouillage électrique de sécurité destiné à, assurer les conditions suivantes a) Le moteur électrique du ventilateur ne peut pas être enclenché si la quantité de gaz contenue dans le réservoir n'est pas suffisante pour assu rer un cycle complet du .démarrage à l'arrêt.
b) Le moteur électrique du ventilateur ne peut pas être enclenché si la différence entre la pression du gaz dans les ajutages et la pression du gaz dans l'enveloppe n'a pas la valeur requise et, par conséquent, si la pression du gaz d'appoint entre les surfaces de support des paliers n'est pas supé rieure à une valeur déterminée. c) Un dispositif d'avertissement est prévu afin d'avertir l'opérateur aussitôt que du gaz est envoyé vers les paliers et l'informer que 1. il doit mettre le ventilateur en marche aussi tôt qu'une pression déterminée du gaz est atteinte entre les surfaces de support, ou 2.
il doit interrompre l'alimentation du gaz vers les ajutages lorsque le démarrage n'est pas possible.
d) L'alimentation du gaz d'appoint vers les paliers doit être interrompue automatiquement dès que la vitesse atteint une certaine valeur.
e) L'alimentation du gaz vers les paliers doit être reprise automatiquement dès que la vitesse du ventilateur tombe au-dessous d'une certaine limite.
f) Une défaillance de la partie électrique de l'ins tallation, ne conduisant pas à une interruption de l'alimentation du moteur électrique, mais pou vant perturber le fonctionnement des moyens de lubrification d'appoint doit être signalée à l'opé rateur.
Les conditions d) et e) sont assurées en pré voyant un dispositif de contrôle électrique à basse tension, lequel comprend un générateur tachymé- trique entraîné par le ventilateur et muni d'une tête de lecture 20 supportée par le boîtier et destinée à émettre un signal dont l'amplitude dépend de la vitesse de rotation de l'arbre 1.
Ce signal est ampli fié par un amplificateur 22 de façon que lors qu'il atteint une valeur déterminée, il provoque la fermeture d'un interrupteur 23 commandé par un relais et destiné à permettre au courant à basse ten sion provenant d'une source 24 de passer à travers un électro-aimant 25 commandant la vanne 19 (le passage du courant à travers l'électro-aimant pro voquant la fermeture de la vanne) et à travers une lampe témoin 26 montée sur le pupitre de contrôle (non représenté).
Cette valeur déterminée corres pond à une vitesse de rotation du ventilateur qui est suffisante pour assurer la lubrification aérodynami que des paliers et qui, par conséquent, ne nécessite pas l'amenée du gaz d'appoint par le dispositif de lubrification d'appoint. Lorsque la lampe 26 n'éclaire pas, elle indique à l'opérateur que la vitesse du ventilateur n'est pas supérieure à ladite valeur déterminée. Si la vitesse tombe au-dessous de cette valeur, l'excitation du relais cesse automatiquement et la vanne commandée par électro-aimant s'ouvre de façon à permettre au gaz de s'écouler vers les paliers afin d'assurer une lubrification suffisante.
Afin d'assurer la condition a), l'installation com prend un interrupteur 27 inséré dans une ligne 28 destinée à alimenter le moteur du ventilateur, cet interrupteur étant commandé par la pression -du gaz contenu entre la vanne de réduction de pression 18 et la vanne de commande 17, et étant destiné à s'ouvrir lorsque la pression du gaz d'appoint tombe au-dessous de la valeur correspondant à la quantité de gaz minimum qui doit être contenue dans le réservoir. Ainsi, le ventilateur ne peut pas être mis en action si la quantité de gaz contenue dans le réservoir n'est pas suffisante pour assurer un cycle complet du démarrage à l'arrêt.
Il est très important que le démarrage ne puisse pas s'effectuer si la quantité de gaz requise n'est pas présente dans le réservoir, car si la quantité de gaz utilisée lors du démarrage est relativement faible, le démarrage s'effectuant dans un temps rela tivement court, la quantité de gaz utilisée lors de la décélération est, par contre, beaucoup plus élevée, cette décélération étant beaucoup plus longue que l'accélération. Par conséquent, une défaillance dans l'alimentation du gaz d'appoint, lors de la décélé ration, peut endommager gravement les paliers.
Pour satisfaire à la condition b), l'installation comprend un relais 29 commandé par la différence entre la pression du gaz à l'entrée des ajutages et la pression du gaz à l'intérieur de l'enveloppe, ce relais 29 étant agencé pour fermer un interrup teur 31 inséré dans la ligne 28, ceci lorsque cette différence de pression est supérieure à une certaine valeur, par exemple 1,7 kg/cm=, suffisante pour assu rer la lubrification d'appoint entre les surfaces de support. Ainsi, le moteur du ventilateur ne peut pas être mis en marche si le gaz d'appoint n'est pas à même d'assurer la lubrification des paliers, ceci même si l'opérateur a fermé un interrupteur princi pal 30 qui est inséré dans la ligne 28.
Une lampe témoin 32 est connectée aux bornes de la source de tension 24 afin de fournir une indi cation visuelle lorsque le circuit de commande est excité par cette source, une lampe clignotante 33 étant connectée en série avec deux interrupteurs 34 et 35. L'interrupteur 34 est relié mécaniquement à l'interrupteur principal 30 de façon qu'il soit ouvert automatiquement lorsque l'interrupteur principal est fermé (et évidemment fermé lorsque l'interrup teur principal est ouvert) tandis que l'interrup teur 35 est commandé par le relais 29 en même temps et de la même façon que l'interrupteur 31.
Ainsi, lorsque l'interrupteur principal 30 est fermé, la lampe 33 émet un signal clignotant indiquant que l'installation est prête à démarrer et que le moteur peut être mis en marche, la quantité de gaz d'appoint étant suffisante. Si le signal ne cesse pas immédiatement après que l'opérateur a ouvert la vanne 17 ou après que l'interrupteur principal 30 a été fermé, le démarrage n'est pas possible et la vanne de commande du gaz doit être immédiate ment fermée. Ainsi, la condition c) est remplie.
Afin d'avertir l'opérateur lorsque le générateur tachymétrique ou l'amplificateur est défectueux, l'installation comprend un interrupteur 36, sollicité par un ressort et destiné à se fermer si le signal de sortie de l'amplificateur n'est pas suffisant pour exciter le relais commandant l'interrupteur 23, l'in terrupteur 36 étant connecté aux bornes de la source 24 en série avec une lampe 37 destinée à signaler une défaillance de l'amplificateur.