CH681557A5 - - Google Patents
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Description
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CH 681 557 A5
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Description
La présente invention concerne un coussinet aérostatique.
Art antérieur.
Parce que le coussinet aérostatique est un coussinet sans contact, présentant une plus grande précision linéaire et exempt de toutes les vibrations causées habituellement par les surfaces rugueuses des coussinets de contact, il a été largement utilisé pour des machines de précision et des instruments de test de types variés. Néanmoins, parce que le coussinet aérostatique utilise de l'air comprimé comme fluide lubrifiant, un phénomène dit de «marteau d'air» peut se produire dans un tel coussinet; c'est pourquoi, cet effet de marteau d'air est un problème à surmonter dans la construction des coussinets aérostatiques. D'autre part, la rigidité et la capacité de charge d'un coussinet aérostatique sont des caractéristiques importantes à considérer lors de la conception, parce que ces caractéristiques déterminent le fonctionnement d'une machine nécessitant une haute précision. Dans le coussinet aérostatique conventionnel, la rigidité et la capacité de charge du coussinet sont généralement augmentées par élévation de la pression d'air ou par augmentation de la taille de la poche; malheureusement l'élévation de la pression d'air ou l'augmentation de la taille de la poche peut entraîner un phénomène de marteau d'air, de sorte que le problème se pose d'obtenir une plus grande capacité de charge et une plus grande rigidité tout en éliminant le phénomène de marteau d'air.
Sommaire de l'invention
Le but de la présente invention est un coussinet aérostatique ne présentant pas de phénomène de marteau d'air, ayant une plus grande capacité de charge et une plus grande ridigité et capable de donner à une machine des conditions opératoires stables et de précision accrue.
Ce but est atteint par un coussinet aérostatique, caractérisé en ce qu'il possède une structure stabilisatrice ajustable comprenant un corps de coussinet ayant une surface plane, ladite surface plane étant munie d'une poche et d'un premier orifice communiquant avec un passage d'entrée pratiqué dans ce corps; une pièce de répartition mobile ayant un second orifice, montée à l'intérieur dudit passage de sorte qu'une cavité est formée dans ledit passage entre ledit premier orifice et ledit second orifice pour réguler la vitesse d'entrée et le volume d'air; ladite surface plane étant pourvue d'une rainure périphérique autour de ladite poche et d'une pluralité de rainures radiales reliant ladite poche et ladite rainure périphérique pour accroître la surface efficace de ladite poche et pour réduire le volume total de celle-ci.
Dans la présente invention, les nouvelles rainures radiales sont utilisées pour remplacer la poche de grande taille du coussinet aérostatique conventionnel de façon à minimiser le volume de la poche et à éliminer le phénomène de marteau d'air sans réduire la haute capacité de charge et la rigidité du coussinet conventionnel. De plus, une pièce de répartition est montée de manière mobile dans le passage d'entrée du coussinet pour ajuster le volume d'air à l'intérieur de manière à améliorer les caractéristiques dynamiques du coussinet. A la pièce de répartition s'adapte une valve-aiguille pour réguler le flux d'air dans le coussinet de façon à contrôler la stabilité du coussin d'air de manière plus précise.
Brève description des figures.
La fig. 1 est une vue frontale d'un premier mode de réalisation de la présente invention.
La fig. 2 est une vue en coupe de la fig. 1 selon la ligne ll-ll.
La fig. 3 est une vue en coupe montrant le fonctionnement du premier mode de réalisation.
La fig. 4 montre la comparaison des courbes de répartition de pression entre la présente invention et un coussinet de l'art antérieur.
La fig. 5 est une vue frontale d'un deuxième mode de réalisation de la présente invention.
La fig. 6 est une vue en coupe d'un troisième mode de réalisation de la présente invention.
La fig. 7 est une vue en coupe montrant le fonctionnement du troisième mode de réalisation.
La fig. 8 est une vue frontale d'un quatrième mode de réalisation de la présente invention.
La fig. 9 est une vue en coupe de la fig. 8 selon la ligne IX—IX.
La fig. 10 est une vue en coupe de la fig. 9 le long de la ligne X-X.
La fig. 11 montre un schéma de principe d'un coussinet aérostatique conventionnel.
Description détaillée.
La fig. 11 illustre un coussinet aérostatique conventionnel dans lequel le corps du coussinet B1 possède une surface plane B2 avec une poche B3. Dans le centre de la poche B3 se trouve un orifice B4, communiquant avec un passage d'entrée B5 dans le corps de coussinet B1. L'air peut passer d'une source d'air S à la poche B3 à travers un dispositif de séchage D, un filtre F, puis le passage d'entrée B5 et l'orifice B4 L'air va assurer une pression dans l'espace C situé entre la face plane B2 et la surface de support X de façon à former un coussin. Lorsqu'une plus grande capacité de charge et une plus grande rigidité sont nécessaires, le volume de la poche B3 ou la pression de l'air doivent être augmentés; cependant, l'augmentation de la taille de la poche ou de la pression de l'air peut entraîner un phénomène de marteau d'air, qui pourrait réduire la précision et la durée de vie du coussinet, voire même la sûreté de fonctionnement de la machine toute entière.
La fig. 1 est une vue frontale d'un premier mode de réalisation de la présente invention, qui est une structure améliorée par rapport aux inconvénients du coussinet aérostatique conventionnel. Sur la surface plane portante 2 du corps de coussinet 1,
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La fig. 2 est une vue en coupe du premier mode de réalisation du coussinet. Le corps de coussinet 1 est muni d'une entrée d'air 11 et d'un passage 12 vers l'orifice 4. Une pièce de répartition 8 est montée à l'intérieur du passage 12 par vissage, de manière réglable; la pièce 8, en forme d'anneau, possède un orifice 81, de sorte que l'espace compris entre la pièce de répartition 8 et l'orifice 4 de la poche forme une cavité 7. Comme le montre la fig. 3, l'air A entré par le passage d'entrée 12 s'écoule à travers l'orifice 81 de la pièce de répartition 8 pour entrer dans la cavité 7 qui assure ainsi une fonction d'absorption de chocs. Après que l'air ait passé l'orifice 4, la pression d'air va se répartir uniformément dans la poche 3, les rainures radiales 5 et la rainure en forme d'anneau 6 pour établir un film d'air sous pression, de sorte que le corps 1 du coussinet peut soulever la charge L, qui se met à flotter au-dessus de la surface de support X, pour réaliser ainsi un dispositif à coussin d'air sans contact direct. La poche centrale 3, selon la présente invention, à un volume plus petit que celle d'un coussinet à coussin d'air conventionnel; néanmoins, la surface totale portante de la présente invention, incluant la poche 3, les rainures radiales 5 et la rainure 6 en forme d'anneau, est à peu près égale à celle du coussin conventionnel. Etant donné que le volume de la poche entière a été réduit, le phénomène de marteau d'air peut être éliminé, et la durée de vie, la précision, et la sûreté de fonctionnement du coussinet et de sa machine est augmentée. Etant donné que la position de la pièce de répartition 8 dans le passage d'entrée 12 est réglable, le volume de la cavité 7 est également réglable. Grâce à la pièce de répartition 8 et à son orifice 81, la cavité 7 assure des fonctions de réservoir d'air, de stabilisation de la pression et d'absorption des chocs et assure de plus une stabilisation du coussinet, ce qui a été prouvé par des tests répétés.
La fig. 4 illustre les courbes de distribution de pression, montrant la comparaison entre la présente invention et un coussinet à air conventionnel ayant la même taille, sous les mêmes conditions de pression d'air. La courbe M de distribution de pression correspondant à la présente invention est semblable à la courbe N du coussinet à air conventionnel excepté le fait que la pression dans la rainure en forme d'anneau est légèrement inférieure. Etant donné que les rainures de la présente invention sont employées pour remplacer une partie de la poche du coussinet à air conventionnel, le phénomène de marteau pneumatique a été réduit considérablement; de plus grâce à l'effet stabilisant produit par la pièce en forme d'anneau et la cavité 7, le phénomène de marteau d'air a été éliminé sans sacrifier la capacité de charge et la rigidité du coussinet aérostatique.
La fig. 5 illustre une vue frontale d'un deuxième mode de réalisation de la présente invention, dans lequel le corps de coussinet, la poche et les rainures ne sont pas limités à une forme circulaire, c'est-à-dire qu'elles peuvent prendre une forme rectangulaire ou carrée ou toute autre forme appropriée; en d'autres termes, les formes du corps de coussinet 21, de la poche 22, des rainures radiales 23 et de la rainure annulaire 24 peuvent varier selon les besoins pratiques.
La fig. 6 est une vue en coupe d'un troisième mode de réalisation de la présente invention, qui constitue une amélioration supplémentaire de l'orifice de la pièce de répartition des modes de réalisation précédents, visant à réguler le volume du flux d'air d'une manière plus précise. Etant donné que la structure de la poche et des rainures du troisième mode de réalisation est la même que celles du premier et du deuxième modes de réalisation, elle ne sera pas décrite ici en détail. A l'extrémité opposée du passage d'entrée 32, se situe un trou de passage 33 sur le corps de coussinet 31, communiquant avec la cavité 37. Un bouchon 39 fileté est monté dans le trou de passage 33, de façon à pouvoir être ajusté axialement, de telle sorte à régler le volume de la cavité 37. Le bouchon 39 est assemblé avec une valve-aiguille 30 ajustable, et l'extrémité conique de la valve-aiguille 30 peut être ainsi introduite dans ou sortie de l'orifice 381 de la pièce en forme d'anneau 38, de manière à faire varier la surface, en coupe transversale, de l'orifice 381.
La fig. 7 illustre le fonctionnement du troisième mode de réalisation. La pièce 38 en forme d'anneau est d'abord ajustée dans une position donnée; la valve-aiguille 30 est réglée à une position écartée de la pièce 38, ensuite l'air A entre dans le passage 32 pour s'écouler à travers l'orifice 381 de la pièce 38 et pénètre dans la cavité 37; ensuite, l'opérateur peut ajuster le bouchon 39 pour faire varier le volume de la cavité 37 jusqu'à ce que le coussinet soit réglé dans un état stable; la valve-aiguille 30 est ensuite réglée pour faire varier le flux d'air, pour contrôler la stabilité du coussin d'air de manière plus précise. Enfin, le trou de passage peut être fermé avec un capuchon 9.
La fig. 8 est une vue frontale d'un quatrième mode de réalisation de la présente invention.
La fig. 9 est une vue en coupe de la fig. 8 selon la ligne IX—IX.
La fig. 10 est une vue en coupe de la fig. 9 le long de la ligne X-X. La face avant du quatrième mode de réalisation à la même structure, c'est-à-dire une poche 42, des rainures radiales 43 et une rainure annulaire 44, que le premier ou le deuxième mode de réalisation.
Le corps de coussinet 41 est muni d'un passage d'entrée 45, dans lequel est montée une pièce de répartition 46 réglable; la pièce de répartition 46 possède un trou fileté 461 pour recevoir un écrou à vis 47 pour entraîner le mouvement de la pièce de répartition 46. Une extrémité de l'écrou à vis 47 est montée, de façon à pouvoir tourner dans un trou d'un couvercle 49, mais son mouvement axial est empêché par deux anneaux de retenue 491 et 492. Le couvercle 49 est monté à demeure sur le corps de coussinet 41 à l'aide de vis 490. Par conséquent, l'écrou à vis 47 peut entraîner le mouvement de la
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pièce de répartition 46, en avant ou en arrière, de façon à faire varier le volume de la cavité 450 entre les orifices respectifs 421 et 463 de la poche 42 et de la pièce de répartition 46. Le couvercle 49 possède un autre trou de passage pour y monter une tige tournante 48, qui est maintenue en place et empêchée de se déplacer axialement au moyen d'anneaux de retenue 493 et 494. Une extrémité de la tige 48 à l'intérieur du passage 45 est reliée à une valve-aiguille 481 qui peut glisser axialement, mais qui ne peut pas tourner par rapport à la tige 48. Ceci peut être obtenu par exemple grâce à un trou carré dans la tige 48 qui s'adapte à un goujon de forme carrée de la valve-aiguille 481. Une extrémité de la valve-aiguille 481 est munie de filetages et s'adapte à un autre trou fileté 462 de la pièce de répartition 46. Lorsque la valve-aiguille tourne, l'extrémité conique de la valve-aiguille 481 peut s'approcher ou s'écarter d'un orifice 463 de la pièce de répartition 46 de manière à réguler le flux d'air. Le trou fileté 462 dans la pièce de répartition 46 et l'orifice 463 sont disposés coaxialement, avec un espace entre eux, de façon à former une cavité 464 qui reçoit l'extrémité conique de la valve-aiguille 481. A coté du trou fileté 462, se trouvent des passages d'entrée 465 (comme le montre la fig. 10) communiquant avec la cavité 464. Le couvercle 49 à une autre ouverture d'entrée 495 communiquant avec le passage 45 de façon à laisser passer l'air dans la cavité 450 à travers l'ouverture d'entrée 495, le passage 45 et 465 et l'orifice 463 finalement, l'air s'écoule à travers l'orifice 421 vers la poche 42 et les rainures 43 et 44 pour assurer sa fonction de sustentation. Des anneaux d'étanchéité sont montés entre la pièce de répartition 46 et le passage 45, et également entre l'écrou à vis 47, la tige ajustable 48 et le couvercle 49 respectivement, ces pièces d'étanchéité empêchant les fuites d'air.
En fonctionnement, le volume de la cavité 450 peut être ajusté en déplaçant la position de la pièce de répartition 46 par rotation de l'écrou à vis 47; en même temps, la valve-aiguille 481 peut glisser librement à l'intérieur de la tige 48 sans affecter les positions relatives de la valve-aiguille 481 et de l'orifice 463. S'il demeure néanmoins une légère instabilité de fonctionnement, après que le volume de la cavité ait été ajusté, la tige 48 peut être tournée, de façon à faire se déplacer la valve-aiguille 481, pour ajuster le flux à travers l'orifice 463.
Claims (5)
1. Coussinet aérostatique, caractérisé en ce qu'il possède une structure stabilisatrice ajustable comprenant un corps de coussinet ayant une surface plane, ladite surface plane étant pourvue d'une poche et d'un premier orifice communiquant avec un passage d'entrée pratiqué dans ce corps; une pièce de répartition mobile ayant un second orifice, montée à l'intérieur dudit passage de sorte qu'une cavité est formée dans ledit passage entre ledit premier orifice et ledit second orifice pour réguler la vitesse d'entrée et le volume d'air; ladite surface plane étant pourvue d'une rainure périphérique autour de ladite poche et d'une pluralité de rainures radiales reliant ladite poche et ladite rainure périphérique pour accroître la surface efficace de ladite poche et pour réduire le volume total de celle-ci.
2. Coussinet aérostatique selon la revendication
1, caractérisé en ce que ledit second orifice est monté avec une valve-aiguille pour faire varier la surface, en coupe transversale, dudit second orifice.
3. Coussinet aérostatique selon la revendication
2, caractérisé en ce que ladite valve-aiguille est montée à l'opposé du passage d'entrée et qu'elle est déplacée en utilisant un moyen fileté pour ajuster sa position par rapport audit second orifice.
4. Coussinet aérostatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite valve-aiguille est installée du même côté que ledit passage d'entrée, et adaptée à ladite pièce de répartition par des moyens filetés de façon à ajuster la position de ladite valve-aiguille par rapport audit second orifice; qu'un couvercle avec une ouverture d'entrée est monté à l'ouverture dudit passage d'entrée qui communique avec ladite ouverture d'entrée; que ledit couvercle est monté avec un écrou à vis et une tige qui peuvent y tourner, mais ne peuvent pas s'y déplacer axialement; que ledit écrou à vis et ladite pièce de répartition sont connectés ensemble par des filetages de façon à ce que ladite pièce de répartition puisse se déplacer en avant ou en arrière; que la rotation dudit écrou à vis entraîne le déplacement axial et la rotation simultanés de ladite tige ajustable et de ladite valve-aiguille, de sorte que le mouvement de ladite pièce de répartition n'affecte pas les positions relatives de ladite valve-aiguille et dudit second orifice, de sorte que lesdites positions relatives ne sont changées que par la rotation de ladite tige.
5. Coussinet aérostatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite rainure périphérique présente la forme d'un anneau, d'un rectangle ou d'un carré.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |