FR2554189A1 - Dispositif composite de palier a ferrofluide comportant un joint d'etancheite en ferrofluide - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE PALIER A FERROFLUIDE COMPORTANT UN JOINT D'ETANCHEITE EN FERROFLUIDE, CONSTITUE PAR UN DISPOSITIF DE PALIER COMPORTANT UN ELEMENT DE PALIER 18 DESTINE A FORMER UNE CAVITE DE PALIER, LEDIT ENSEMBLE DE PALIER ENTOURANT UN ARBRE 20; UN PREMIER DISPOSITIF DE JOINT D'ETANCHEITE DE FERROFLUIDE 22, 24, COMPORTANT UN AIMANT PERMANENT 12 ANNULAIRE CONCU POUR ENTOURER L'ARBRE 20, ET AU MOINS UNE PREMIERE PIECE POLAIRE 14, 16 EN RELATION DE FLUX MAGNETIQUE AVEC LEDIT AIMANT PERMANENT, ET DONT UNE PREMIERE EXTREMITE EST CONCUE POUR S'ETENDRE SANS CONTACT A PROXIMITE DE LA SURFACE DUDIT ARBRE POUR FORMER UN ALVEOLE RADIAL; UN FERROFLUIDE 26 CONTENU DANS LADITE CAVITE DE PALIER ET DESTINE A ASSURER LES FONCTIONS DE FERROLUBRIFIANT ET DE FERROFLUIDE DANS LEDIT ALVEOLE RADIAL CONCU POUR FORMER AUTOUR DE LA SURFACE DUDIT ARBRE UN JOINT TORIQUE D'ETANCHEITE EN FERROFLUIDE 22, 24 EMPECHANT L'ECHAPPEMENT DU FERROFLUIDE HORS DE LADITE CAVITE.

Description

Des joints d'étanchéité en ferrofluide à étage simple, double ou multiple

sont employés de façon avantageuse pour former un ou plusieurs joints to-

riques en ferrofluide autour d'un arbre, afin de réaliser une étanchéité

autour de cet arbre. Des joints d'étanchéité en ferrofluide sont utili-

sés en association avec des arbres animés de vitesses de rotation modé-

rées et sont employés avantageusement pour réaliser un confinement étan-

che de lubrifiants de palier, dans le but d'empêcher ces derniers d'at-

teindre des régions qui doivent rester exemptes de toute contamination.

Alors que de tels joints d'étanchéité en ferrofluide sont aptes à résis-

ter de façon typique à une différence de pression d'un gaz d'environ

20.10 à 34.10 Pa par étage de ferrofluide, ils sont en général inca-

pables de résister à une pression d'un liquide, par exemple, une pression

d'un fluide magnétique, et même à basse pression, en conditions de servi-

ce dynamiques, c'est-à-dire lorsque l'arbre est animé d'un mouvement de

rotation. De telles situations comportant un liquide sous pression peu-

vent se présenter, par exemple, lorsqu'un réservoir de lubrifiant de pa-

lier est adjoint au palier en vue de renouveler le fluide du palier, ou lorsqu'on désire combiner un réservoir avec une circulation provenant du

palier et traversant un dispositif de refroidissement, en vue de mainte-

nir la température du palier au niveau désiré pendant que l'arbre est en

conditions de service dynamiques.

Dans des conditions de service dynamiques, le ferrofluide qui inclut des ferrolubrifiants ayant pour fonction d'engendrer un film de fluide ainsi qu'un film lubrifiant destinés à un palier à ferrofluide, tend à migrer longitudinalement vers l'extérieur, en raison de l'augmentation de la

température dans les conditions de service et de la dilatation du ferro-

fluide sous l'effet de la chaleur engendrée par les forces de cisaille-

ment exercées sur le ferrofluide servant de film de fluide dans le pa-

lier, et de la dilatation différentielle des parties constitutives du pa-

lier. Des systèmes de palier hydrodynamique à deux fluides ont été décrits, par exemple, dans le brevet US 3.439.961, dans lequel il est fait usage de rainures de pompage pour propulser le fluide du palier en direction du -2- centre axial de la cavité de palier, de manière à réduire toute fuite de fluide de palier en conditions dynamiques ou chargées. Ce brevet propose également un fluide ferromagnétique servant de lubrifiant de palier, dans lequel le lubrifiant de palier est magnétisé et retenu en position non seulement par l'intermédiaire du champ magnétique, mais également par l'intermédiaire de l'utilisation d'un matériau non mouillant tel que le

Teflon (marque déposée de DuPont) à chaque extrémité de la cavité de pa-

lier. En addition, le brevet US N 3.891.282 décrit un ensemnble dans

lequel il est fait usage de labyrinthes spiralés qui sollicitent un lu-

brifiant à l'intérieur de l'alvéole formant palier d'un ensemble de pa-

lier à lubrification, dans lequel l'arbre de l'ensemble de palier est

pourvu d'une étanchéité au moyen d'un joint d'étanchéité magnétique.

Il est souhaitable de réaliser un dispositif composite de palier radial,

de butée ou mixte, à film de fluide et à joint d'étanchéité en ferroflui-

de, qui soit de conception et de construction simples et qui procure un moyen efficace pour retenir dans la cavité du palier le ferrolubrifiant

utilisé, en particulier dans des conditions de service dynamiques.

La présente invention concerne un dispositif de palier à ferrofluide com-

portant un joint d'étanchéité en ferrofluide, et un procédé pour confiner un ferrofluide à l'intérieur d'un ensemble de palier à film de fluide. En

particulier, la présente invention a trait à un ensemble composite de pa-

lier à ferrofluide comportant un joint d'étanchéité en ferrofluide, dans

lequel un ferrolubrifiant est confiné à l'intérieur d'une cavité d'un pa-

lier radial ou axial à film de fluide au moyen d'un joint d'étanchéité magnétique en ferrofluide, qui empêche la fuite du ferrolubrifiant dans

des conditions de service dynamiques.

La présente invention est constituée par un dispositif ou ensemble compo-

site de palier à ferrofluide, compact et simple, comportant un joint d'é-

tanchéité en ferrofluide, dans lequel il est fait usage d'un champ magné-

tique pour former un joint d'étanchéité à chaque extrémité d'une cavité de palier ou d'un(e) cavité ou alvéole de palier à film de fluide, afin d'empêcher la migration ou l'échappement longitudinal du ferrofluide hors --3-

de la mince cavité de palier à film de fluide dans des conditions de ser-

vice dynamiques, et dans lequel ledit joint d'étanchéité, disposé à cha-

que extrémité de la cavité de palier, empêche l'entraînement de gaz ou

d'air dans le ferrofluide du palier. Dans des conditions de service dyna-

miques, le ferrofluide ayant à la fois un r8le de ferrofluide et des pro-

priétés de lubrification, le film mince de ferrofluide ou de ferrolubri-

fiant se déplace longitudinalement vers l'extérieur le long de l'arbre, en raison de la pression engendrée dans le film mince de ferrofluide du palier, et en raison de la chaleur engendrée par la force de cisaillement résultant du déplacement relatif de la surface de palier et de la surface

de l'arbre rotatif.

Selon l'invention, le ferrofluide est confiné à l'intérieur de la cavité

de palier à film de fluide, en plaçant un ou plusieurs joints d'étanchéi-

té magnétiques en ferrofluide à chaque extrémité de la cavité de palier, afin de confiner le ferrofluide à l'intérieur de la cavité de palier et d'inhiber le déplacement longitudinal du ferrofluide vers l'extérieur de

la cavité de palier. Un ou plusieurs joints toriques d'étanchéité en fer-

rofluide est ou sont disposé(s) à chaque extrémité de la cavité de pa-

lier, ces joints toriques formant un joint d'isolement ou de pression et étant maintenus en position sous l'effet d'un champ de flux magnétique concentré autour de l'arbre. Le dispositif compact et monobloc de palier

à joint d'étanchéité en ferrofluide selon l'invention évite les difficul-

tés liées aux procédés de l'art antérieur, tels que celui décrit dans le brevet US N 3.439.961, dans lequel le ferrofluide emplissant la totalité

de la cavité de palier est soumis à une force magnétique. De façon géné-

rale, un ferrofluide placé dans un champ magnétique concentré tend à su-

bir une augmentation de viscosité et une altération de ses propriétés, l'une et l'autre étant susceptibles d'affecter, au moins en accroissant

la forde de cisaillement et la dilatation du ferrofluide utilisé, l'uti-

lisation correcte du ferrofluide comme fluide dans un palier à film de

fluide. Grace à l'emploi d'un ou de plusieurs joints toriques d'étanchéi-

té en ferrofluide à chaque extrémité de la cavité, et à l'absence d'un champ magnétique tout au long de la cavité de palier à film fluide, le

ferrofluide est retenu en position sans affecter la viscosité ou les pro-

-4-

priétés du ferrofluide du palier.

Ainsi, la présente invention comprend, dans sa forme la plus simple, l'emploi d'un joint torique d'étanchéité en ferrofluide à étage double, et l'ajustement de l'élément formant palier entre les deux pièces polai- res, afin de réaliser une cavité de palier située directement à proximité et contiguë des joints toriques d'étanchéité en ferrofluide disposés à

chaque extrémité de la cavité de palier.

Le dispositif composite de palier à ferrofluide comportant un joint d'é-

tanchéité en ferrofluide selon la présente invention comprend un arbre mobile et possédant une perméabilité magnétique, typiquement constitué par un arbre rotatif, destiné à être placé à l'intérieur de l'ensemble

formant un palier radial ou radial à butée, et un aimant permanent annu-

laire qui entoure l'arbre et qui possède une première et une seconde ex-

trémités de polarités opposées. Le dispositif comporte une première et

une seconde pièces polaires, une première extrémité de chaque pièce po-

laire étant en relation de flux magnétique avec respectivement la premiè-

re et la seconde extrémités de l'aimant permanent annulaire, et se trou-

vant de façon typique à proximité de celles-ci. Les autres extrémités de chacune des pièces polaires s'étendent sans contact à proximité de la

surface de l'arbre, pour former un ou plusieurs alvéoles radiaux au-des-

sous de la seconde extrémité de chaque pièce polaire. Dans la forme la plus simple, l'alvéole radial sera constitué par un joint en ferrofluide à étage simple ou double comportant un premier alvéole radial à chaque

extrémité de la cavité de palier, tandis que, dans d'autres modes de réa-

lisation et en particulier dans le cas o o l'on désire un joint d'étan-

chéité à haute pression, une première, une seconde ou les deux extrémités des pièces polaires peuvent être pourvues d'une rainure ou d'arêtes en

lame de couteau, ou la partie de l'arbre située au-dessous des pièces po-

laires peut être pouvue d'une rainure ou d'arêtes en lame de couteau, afin de former plusieurs alvéoles radiaux au-dessous de chaque extrémité des pièces polaires, ménageant ainsi des cavités d'air inter-étage entre

les alvéoles respectifs.

-5- Un ferrofluide est employé dans les alvéoles radiaux, pour former un ou plusieurs joints toriques d'étanchéité en ferrofluide s'étendant autour

de la surface de l'arbre présentant une perméabilité magnétique. Un élé-

ment de palier non magnétique, typiquement constitué par un élément cy-

lindrique, est disposé entre la première et la seconde pièces polaires et s'étend sans contact à proximité de la surface de l'arbre, et typiquement de façon plus rapprochée que l'alvéole radial situé aux extrémité des pièces polaires, tel que, par exemple, 2.54.106 à 2,54.10-5 m tandis que les pièces polaires forment typiquement un alvéole radial compris dans une plage d'environ 5.10-5 à 20.10-5 m. La surface interne de l'élément de palier définit une cavité ou un alvéole de palier à film de fluide de forme tubulaire, mince dans son ensemble, disposé(e) autour de la surface de l'arbre présentant une perméabilité magnétique. Un ferrofluide est disposé à l'intérieur de la cavité de palier, ledit ferrofluide pouvant être le même ou un autre ferrofluide que celui employé dans les alvéoles radiaux situés au-dessous des pièces polaires respectives. Toutefois le

ferrofluide doit typiquement s'étendre de façon continue sur toute la ca-

vité de palier radial et à l'intérieur des alvéoles radiaux du joint d'é-

tanchéité à chaque extrémité de la cavité de palier, sans contenir aucun espace empli d'air ou de gaz, de sorte que le ferrofluide n'entraîne ni air ni gaz au cours du mouvement rotatif de l'arbre. L'ensemble composite de palier à ferrofluide comportant un joint d'étanchéité en ferrofluide décrit est compact, de conception simple, est d'un faible coGt de revient et efficace pour prévenir la migration longitudinale ou la dilatation vers l'extérieur du ferrofluide hors de la cavité de palier à film mince, et sans affecter les propriétés spécifiques du ferrofluide employé ainsi

dans la cavité de palier.

Le ferrofluide employé dans le cadre de la présente invention peut être

un ferrofluide quelconque, mais il est usuellement constitué par un fer-

rofluide à faible volatilité qui possède également des propriétés de lu-

brification et/ou de fluide pour palier à film de fluide. En général, le

type de ferrofluide utilisé est le même ferrofluide au-dessous des alvéo-

les radiaux et dans la cavité de palier à film de fluide, et il est en général constitué par un fluide porteur de type ester ou hydrocarbure de 6- synthèse possédant une très basse volati lité contenant des particules

magnétiques en dispersion colloidale, et serait constitué de façon géné-

rale, par exemple, par un hydrocarbure de synthèse présentant une très

faible dispersion du point d'ébullition, afin d'éviter la présence de ma-

tériaux à forte volatilité. La viscosité du ferrofluide peut varier en fonction des propriétés spécifiques désirées dans le cadre d'un palier à

film de fluide, mais elle est typiquement comprise dans une plage d'envi-

ron 5.10 2 à 5.101 Pa.s (50 à 500 cP) à 25 C, et, en vue de son utilisa-

tion comme joint annulaire d'étanchéité, possède une saturation magnéti-

que comprise de façon générale dans une plage d'environ 1.10-2 à 5.102

Teslas (100 à 500 gauss).

Selon un autre mode de réalisation du dispositif de palier à ferrofluide comportant un joint d'étanchéité en ferrofluide selon l'invention, il s'est révélé souhaitable de modifier la géométrie des arêtes externes extérieures des secondes extrémités de chacune des pièces polaires, afin

de réaliser un gradient magnétique s'étendant en direction des arêtes ex-

térieures de chacune des pièces polaires, cette modification consistant, par exemple, à réaliser un chanfrein, un profilage ou une conicité sur les pièces polaires, afin de réaliser un gradient. La modification de

l'arête extérieure procure un espace additionnel pour la dilatation lon-

gitudinale du ferrofluide vers l'extérieur hors du joint torique d'étan-

chéité, sans perte de ferrofluide. La modification des arêtes extérieures des pièces polaires procure une variation axiale du gradient magnétique au-dessous des extrémités de chacune des pièces polaires, de telle sorte

que, lorsque le ferrofluide se dilate axialement, il se crée ainsi un vo-

lume additionnel sous les pièces polaires pour retenir le ferrofluide.

Ainsi, le dispositif de palier à joint d'étanchéité en ferrofluide assure un flux magnétique très faible ou inexistant à l'intérieur de la cavité

de palier et engendre un flux sensiblement uniforme sous la partie inté-

rieure des pièces polaires et, en option, un flux magnétique décroissant

de façon variable sous les parties de l'arête extérieure de pièces polai-

res. Selon un autre mode de réalisation du dispositif de palier à ferrofluide -7- comportant un joint de ferrofluide selon l'invention, un réservoir de ferrofluide est disposé à un c8té ou,-de façon typique, aux deux côtés de

l'élément de palier, à proximité des éléments constitutifs des pièces po-

laires, de sorte que l'excédent de ferrofluide contenu dans le réservoir de ferrofluide a un rôle de ferrolubrifiant de réserve et se mélange avec le ferrofluide qui se trouve dans la cavité de palier à film de fluide,

de manière à contribuer au refroidissement du ferrolubrifiant et à limi-

ter l'altération du jeu du palier qui pourrait être entraînée par une

distorsion thermique différentielle des parties constitutives du disposi-

tif. Ainsi, selon un premier mode de réalisation préféré, un espace for-

mant réservoir de ferrofluide est créé de part et d'autre de l'élément formant palier afin de contenir l'excédent de ferrofluide. Ce réservoir

de ferrofluide est complètement empli de ferrofluide, de manière à exclu-

re l'entraînement de gaz, tels que de l'air, dans le ferrofluide contenu

dans l'ensemble formant palier. De façon générale, de tels espaces for-

mant réservoir de ferrofluide comprennent un espace annulaire en forme de disque ayant une hauteur définie s'étendant autour de l'arbre et situé de façon générale à proximité de chaque extrémité de l'élément de palier et entre ce dernier et le joint torique en ferrofluide formé par les pièces

polaires.

Un autre mode de réalisation de l'invention consiste à placer un mince

revêtement ou une garniture d'un matériau non magnétique de type anti-

friction à l'extrémité des pièces polaires. L'épaisseur de ce matériau non magnétique de type anti-friction est insuffisante pour affecter de manière sensible le flux magnétique traversant les extrémités des pièces

polaires, c'est à dire que les pièces polaires continuent à agir en rete-

nant en position un joint torique d'étanchéité en ferrofluide; toutefois, le matériau anti-friction, ayant une épaisseur, par exemple, de 2,54.10 6 à 2,54.70-5 m ou plus, s'étend sur une épaisseur identique ou légèrement supérieure à celle de l'élément formant palier. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux lorsqu'il y a une différence entre les

extrémités des pièces polaires et les éléments formant paliers, ces der-

niers étant les plus rapprochés de l'arbre. Lorsqu'il existe une possibi-

lité de déplacement de l'arbre ou du palier, susceptible de les amener au -8-

contact des pièces polaires, il est souhaitable de disposer un mince re-

vêtement anti-friction aux extrémités des pièces polaires, et de prolon-

ger ces dernières sur une distance identique ou légèrement supérieure à l'épaisseur du film de fluide situé dans la cavité de palier à film de fluide.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le réservoir de ferro-

fluide employé à l'intérieur du dispositif de palier à joint d'étanchéité en ferrofluide peut être utilisé seul ou être complété par un réservoir

de ferrofluide externe dans lequel le ferrofluide est alors introduit de-

puis une rainure d'alimentation ménagée dans la cavité de palier d'o il

est aspiré pendant le fonctionnemnt dynamique de l'arbre, une telle dis-

position étant particulièrement adaptable à un dispositif de palier de

grandes dimensions, dans lequel une telle circulation externe de lubri-

fiants pour paliers est connue et employee pour créer dans chaque cavité

de palier un film porteur renouvelé, et pour commander également la tem-

pérature du ferrolubrifiant, au moyen d'un refroidissement externe du ferrolubrifiant aspiré depuis la cavité de palier et d'une alimentation

en lubrifiant refroidi dans la cavité de palier en cours de fonctionne-

ment. Ainsi l'utilisation d'un réservoir de ferrofluide externe du type à

échange de chaleur, seule ou en conjonction avec le réservoir de ferro-

fluide de l'ensemble composite de palier à joint d'étanchéité en ferro-

fluide, peut également être mise en oeuvre pour prévenir une dilatation excessive du ferrofluide sous l'effet de l'échauffement du ferrofluide, en conjonction avec les joints toriques en ferrofluide situés à chaque

extrémité de la cavité de palier.

Le dispositif de palier à ferrofluide comportant un joint d'étanchéité en

ferrofluide selon l'invention peut également comporter l'emploi de rainu-

res, ménagées soit dans la surface de palier soit dans la surface voisine de l'arbre située à proximité de la surface de palier, soit dans l'une et

l'autre de ces surfaces, afin de solliciter le ferrofluide vers l'inté-

rieur en l'éloignant des joints toriques en ferrofluide situés à chaque extrémité de l'ensemble de palier et de le ramener vers l'intérieur en

direction de la cavité de palier, en contribuant ainsi à retenir le fer-

-9- rofluide dans la cavité de palier d'une manière similaire à celle d'une vis, pour ramener graduellement le fluide vers l'intérieur sous l'effet de la rotation de l'arbre. Dans un tel mode de réalisation, il existe en général deux rainures qui s'étendent l'une et l'autre sur au moins 180 de la circonférence de l'arbre, ou il peut y avoir plusieurs rainures es- pacées, qui se chevauchent et sont inclinées. Les rainures ne sont pas nécessairement reliées et elles peuvent s'étendre de façon périphérique en formant d'une manière générale un angle par rapport à l'axe de l'arbre du dispositif de palier, d'une manière typique de quelques degrés jusqu'à environ 10 ou plus, dans le but d'engendrer une pression de pompage agissant vers l'intérieur. Si les rainures sont placées à 0 ou à 90 , il

n'y a alors, bien entendu, aucun effet de pompage. D'une manière généra-

le, les rainures doivent avoir une faible profondeur et une largeur plus importante, par exemple, d'une façon typique une profondeur de 2,54.106 à 2,54.10-5 m ou moins de 2,54.105 m, et une largeur de 5,1.10 à 2,54.10-4 m. Par exemple, les rainures peuvent être disposées dans la

surface de l'élément formant palier, et leur nombre peut être, par exem-

ple, de 10 rainures, dont chacune s'étend sur une distance angulaire lé-

gèrement supérieure à 36 , pour former un cercle périphérique autour de l'arbre, ces rainures étant espacées et inclinées de 1 à 10 , de manière à ce que le ferrofluide soit sollicité vers le centre de la cavité de palier. Les rainures doivent être disposées à proximité de chaque extrémité de

l'élément formant palier et à proximité du joint torique de ferrofluide.

L'emploi de rainures pour pomper le ferrofluide dans la cavité de palier peut être mis en oeuvre en conjonction avec une circulation externe de

fluide, telle que par pompage du ferrofluide, en prévoyant l'étape con-

sistant en une configuration de palier à accumulateur hydraulique utili-

sant un orifice de sortie et une ouverture dans la partie antérieure de l'accumulateur. En addition, on peut utiliser, si on le souhaite, une configuration à accumulateur multiple ou à patins multiples, ainsi qu'une configuration en chevrons, pour réaliser un effet de pompage. De façon typique, le ferrofluide est introduit dans le palier par l'intermédiaire d'un passage de retour relié aux rainures circonférentielles ménagées -10dans le palier. Les rainures d'alimentation du palier sont reliées aux

rainures circonférentielles, et celles ci servent à maintenir l'alimenta-

tion en ferrofluide ambiant à basse pression destinée au film annulaire

situé au-dessous des joints d'étanchéité en ferrofluide à chaque extrémi-

té. Les modèles de palier peuvent être de différents types, comprenant le type cylindrique, à rainures multiples, à lobes multiples, à accumulateur hydraulique, à patins multiples, à patins emboîtés multiples, à chevrons, poreux ou similaire. Ainsi le film de ferrofluide situé sous la zone de joint d'étanchéité en ferrofluide peut contenir des rainures spiralées

sur une partie des zones axiales, afin d'exercer un pompage vers l'inté-

rieur de la zone du palier et de contribuer à l'effet d'étanchéité du joint d'étanchéité en ferrofluide. La circulation du ferrofluide dans la cavité de palier permet l'isolation de la région à haute pression située sous le palier, et évite la formation d'une haute pression sous le joint torique d'étanchéité en ferrofluide situé à chaque extrémité de la cavité de palier, en empêchant ainsi la dilatation excessive du ferrofluide à

chaque extrémité du palier. Le dispositif de palier à ferrofluide compor-

tant un joint d'étanchéité en ferrofluide selon l'invention permet l'uti-

lisation d'un ensemble de palier à film de fluide de tout type et de tou-

te géométrie dans les limites du dispositif torique d'étanchéité en fer-

rofluide.

Divers modes de réalisation particuliers du dispositif de palier à ferro-

fluide comportant un joint d'étanchéité en ferrofluide selon l'invention

vont maintenant être décrits, à titre d'exemples non limitatifs, en réfé-

rence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe montrant une partie du dispositif de

palier radial à ferrofluide comportant un joint d'étanchéité en ferro-

fluide selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe montrant un autre mode de réalisation

du dispositif de palier radial à ferrofluide comportant un joint d'étan-

chéité en ferrofluide selon l'invention; et -11- - la figure 3 est une vue en coupe d'un dispositif de palier radial et de butée à ferrofluide comportant un joint d'étanchéité en ferrofluide selon l'invention. Il est toutefois bien entendu que différentes modifications, additions,

variantes et améliorations peuvent être apportées aux modes de réalisa-

tion décrits à titre d'illustration sans sortir des limites de la présen-

te invention.

La figure 1 est une vue en coupe montrant la moitié supérieure d'un dis-

positif de palier 10 à joint d'étanchéité en ferrofluide selon l'inven-

tion, comprenant un aimant permanent annulaire 12 et des pièces polaires 14 et 16 qui s'étendent en direction d'un arbre 20 pour former un alvéole radial d'environ 5.105 à7,5.10-5 à chaque extrémité, et s'étendant entre chacune des pièces polaires 14, 16. Un matériau non magnétique du type anti-friction, tel que du bronze, occupe l'espace situé au-dessous de l'aimant permanent annulaire 12, dans lequel la surface intérieure de ce matériau s'étendant de façon à former une surface de palier à film de fluide à proximité de la surface de l'arbre 20, de manière à former une cavité de palier à film de fluide, ladite surface contenant des rainures périphériques 30 de type à faible profondeur inclinées de quelques degrés

sur l'axe de l'arbre 20. La cavité de palier à film de fluide est typi-

quement à environ 2,5.106 à 2.10-5 m de la surface de l'arbre. Les ex-

trémités des pièces polaires sont pourvues d'un mince revêtement d'un ma-

tériau anti-friction 28 disposé de manière à rendre les extrémités des

pièces polaires sensiblement alignées sur la surface de l'élément de pa-

lier 18 afin de présenter une surface de palier qui s'étend sur la tota-

lité du dispositif de palier 10 à joint d'étanchéité en ferrofluide. Un ferrofluide qui a également un role de lubrifiant 26, est disposé dans la

cavité de palier et au-dessous de l'alvéole radial de chaque pièce polai-

re, pour former un flux continu de ferrofluide 26, et dans lequel il est

pourvu, à chaque extrémité du dispositif 10, de joints toriques d'étan-

chéité en ferrofluide 22 et 24, ainsi que le montre la figure 1 en traits tiretés tracés transversalement sur la surface de l'arbre, le ferrofluide se trouvant sous les alvéoles radiaux des pièces polaires 14 et 16 étant 12- retenu en position sous l'effet du flux magnétique. La surface du flux magnétique traverse l'aimant permanent 12 les pièces polaires 14 et 16, le ferrofluide 26 situé au-dessous de chacune des extrémités des pièces

polaires 14 et 16 et l'arbre 20 présentant une perméabilité magnétique.

En fonctionnement, le flux magnétique provenant des pièces polaires 14 et

16 qui forment les joints toriques d'étanchéité 22 et 24, retient le fer-

rofluide entre ces derniers sous la forme d'un film de ferrolubrifiant ou

de ferrofluide sur toute la longueur de l'élément de palier 18. Les rai-

nures de faible profondeur 30 pratiquées dans la surface de l'élément de palier, qui peuvent être ou ne pas être reliées à un réservoir de ferro-

fluide refroidi de façon externe par l'intermédiaire de rainures servant

d'entrée et de sortie à l'intérieur du dispositif de palier, sont légère-

ment décalées par rapport à l'entrée de l'arbre 20 et sont placées à pro-

ximité des pièces polaires, de manière à solliciter le ferrofluide vers l'intérieur en direction du centre du palier 18, du c^oté intérieur des

joints toriques 22 et 24. Dans le présent mode de réalisation, les extré-

mités des pièces polaires sont coiffées d'un matériau non magnétique an-

ti-friction tel que du bronze, qui prolonge les extrémités des pièces po-

laires en alignement avec la surface de l'élément de palier 18, pour pro-

longer la surface de palier. Dans cette disposition, une inclinaison quelconque du dispositif de palier portant l'arbre ne provoquera aucun dommage par contact, tandis que la minceur du matériau non magnétique

n'affectera pas de façon sensible le flux magnétique qui retient en posi-

tion les joints toriques en ferrofluide 22 et 24 et empêche la dilatation axiale du ferrofluide dirigée longitudinalement vers l'extérieur dans des conditions de service dynamique, et empêche en outre l'entraînement d'air

ou de gaz dans le ferrofluide situé au-dessous de l'élément de palier 18.

La figure 2 est une vue en demi-coupe d'un dispositif de palier 50 à fer-

rofluide comportant un joint d'étanchéité en ferrofluide selon l'inven-

tion, dans laquelle le dispositif comprend un réservoir de ferrolubri-

fiant. Le dispositif 50 comporte un bottier non magnétique 52 comprenant

un aimant permanent annulaire 54 polarisé axialement et entourant un ar-

bre 70, ce dernier comportant des pièces polaires opposées 58 et 56 pré-

-13-

* sentant une perméabilité magnétique, et les extrémités des pièces polai-

res 58 et 56 étant sensiblement parallèles à la surface de l'arbre et s'étendant sans contact à proximité de la surface de l'arbre, pour former

avec elle un alvéole radial 74 et 76, par exemple, de 5.10 5 m. Un élé-

ment de palier 60 fait d'un matériau non magnétique tel que, par exemple, du bronze, de forme générale cylindrique comportant une surface séparée pour former une cavité de palier à film de fluide 72 à proximité de la

surface de l'arbre 70. De part et d'autre du palier 60, les pièces polai-

res 56 et 58 forment des réservoirs de ferrofluide 82 et 84 dans lesquels

est utilisé l'excédent de ferrofluide 86, qui sert à former un joint to-

rique en ferrofluide à l'extrémité des pièces polaires 56 et 58, les joints toriques étant représentés en traits tiretés 88 et 90 s'étendant transversalement sur la surface de l'arbre 70. Comme le montre la figure

2, le palier 60 s'étend à proximité de la surface de l'arbre 70 d'une fa-

çon plus rapprochée que ne le font les extrémités des pièces polaires 56 et 58. En outre, les arêtes extérieures des pièces polaires 56 et 58 sont chanfreinées pour former des surfaces 78 et 80 de manière à fournir un volume additionnel sous les extrémités des pièces polaires et un gradient

de flux magnétique à l'extrémité de chacune des pièces polaires.

En fonctionnement, le flux magnétique traverse l'aimant permanent 54, les pièces polaires 56 et 58 et les extrémités des pièces polaires, à savoir à la fois les extrémités plates 74 et 76 et les extrémités chanfreinées 78 et 80, pour retenir le ferrofluide 86 sous la forme de joints toriques

88 et 90 à chaque extrémité du dispositif 50. Le ferrofluide 86 est re-

présenté en condition de dilatation, mais est toujours retenu entre les limites des arêtes externes 78 et 80 des pièces polaires 56 et 58 par le flux magnétique variable. Les arêtes chanfreinées 78 et 80 permettent la dilatation du ferrofluide vers l'extérieur sans fuite de ferrofluide lors de sa dilatation sous l'effet de son échauffement provoqué par les forces de cisaillement et la dilatation des composants du joint 50, dues à la

di- latation thermique différentielle des différents matériaux.

En fonctionnement, le ferrofluide 82 se trouvant dans la cavité étroite à film de fluide 72 circule, sous l'effet de la rotation de l'arbre 70, et 14- se déplace pour entrer dans les cavités 84 et 86 à chaque extrémité, en alimentant la cavité de palier 72 de nouveau ferrolubrifiant provenant de

la cavité, et contribuant ainsi à réduire l'échauffement du ferrofluide.

Le ferrofluide occupe totalement le dispositif 50 ainsi que les cavités 84 et 82, afin de ne pas créer une source d'air susceptible d'être en-

tralnée par le ferrofluide, ce qui altérerait les propriétés du ferro-

fluide et affecterait ses propriétés spécifiques dans la cavité de palier

72. Ainsi que le montre cette figure, le ferrofluide est retenu à l'inté-

rieur du dispositif de palier 50 à joint d'étanchéité en ferrofluide grâ-

ce à l'utilisation de réservoirs de ferrofluide 82 et 84 situés à proxi-

mité et grâce aux arêtes chanfreinées 78 et 80, l'excédent de ferrofluide contenu dans les réservoirs 84, 82 servant de réserve de ferrolubrifiant

et se mélangeant au ferrofluide qui se trouve dans la zone à haute pres-

sion du palier à l'intérieur de la cavité 72, ce qui contribue à refroi-

dir le ferrofluide et à limiter les variations du jeu du palier. En va-

riante, bien entendu, le palier 60 peut contenir des rainures et des en-

trées et des sorties, dans le but d'évacuer le ferrofluide du réservoir de ferrofluide et de refroidir de façon externe le ferrofluide et de le ramener en circulation dans les réservoirs, et/ou il peut être pourvu de rainures de pompage sur la surface du palier dans la cavité du palier

pour solliciter le ferrolubrifiant vers l'intérieur.

La figure 3 représente une vue en coupe d'un ensemble de palier radial et de butée 100 à joint d'étanchéité en ferrofluide, qui comprend un arbre rotatif en acier 102 présentant une perméabilité magnétique sur lequel est fixé de manière solidaire un manchon en acier cémenté 106 disposé à l'intérieur d'un bottier extérieur 104. La surface extérieure radiale du

manchon 106 et la surface radiale intérieure du bottier 104 sont espa-

cées, par exemple de 2,54.10-6 à 2,54.10-5 m, et forment des surfaces de palier opposées 128. A chaque extrémité du manchon de palier radial et de

butée 106 sont disposés respectivement des manchons supérieur 108 et in-

férieur 110 qui constituent des paliers de butée. La surface supérieure du manchon inférieur 108 et la surface inférieure du manchon supérieur sont espacées par rapport aux extrémités respectives inférieure et supérieure du manchon 106 de manière à former des surfaces de palier de - 15- butée 124 et 126. Le palier radial 106 est en outre caractérisé par une

cavité radiale 112 formant un réservoir destiné à accumuler un ferrolu-

brifiant 114.

Aux extrémités inférieure et supérieure de l'ensemble de palier radial et de butée tel qu'il est représenté sur cette figure, se trouvent des

joints d'étanchéité en ferrofluide à étage unique et à pièce polaire uni-

que, de tels joints d'étanchéité étant décrits dans la Demande de Brevet US N 450.339 déposée le 16 décembre 1982 et mentionnée ici à titre de référence. Les joints d'étanchéité en ferrofluide comprennent chacun un aimant permanent annulaire 116 et 118 et une pièce polaire 120 et 122 en un matériau présentant une perméabilité magnétique, par exemple, en

acier. Une première extrémité de chaque pièce polaire s'étend sans con-

tact et à proximité en direction de la surface extérieure d'un arbre ro-

tatif 102 pour former des alvéoles radiaux respectivement supérieur et inférieur, de, par exemple, 2,54.10-5 à 7,5.10-5 m. Le ferrolubrifiant 114 situé dans les alvéoles forme respectivement des joints d'étanchéité supérieur et inférieur qui contiennent le ferrofluide entre lesdits joints d'étanchéité supérieur et inférieur. Le c8té extérieur des pièces polaires supérieure et inférieure 120 et 122 est chanfreiné en formant un angle oblique, par exemple de 45 tel que le représente la figure 2, pour

permettre, pendant le fonctionnement, un léger déplacement radial du fer-

rolubrifiant 114 vers l'extérieur et pour former sous la pièce polaire un

champ de flux magnétique définissant un gradient de densité.

Tel qu'il est représenté sur la figure 3, le ferrolubrifiant 114 s'étend entre les surfaces de palier radial et de butée et dans la cavité radiale

formée entre l'aimant de pièce polaire et les manchons supérieur et infé-

rieur 108 et 110, pour former une couche continue de ferrofluide 114 à la

fois sur les surfaces de palier radial et les surfaces de palier de bu-

tée. L'ensemble de palier 100 représenté sur cette figure est de faible

longueur, et, en conséquence, le joint d'étanchéité à pièce polaire uni-

que peut être utilisé à son niveau le plus bas, puisque la quantité de pression hydrostatique du joint d'étanchéité inférieur à pièce polaire

n'est pas élevée, et a une valeur, par exemple, de 5.102 à10.102 Pa; tou-

-16- tefois, si on le désire, un joint d'étanchéité en ferrofluide à étages multiples peut être utilisé comme joint d'étanchéité inférieur, avec ou sans mise en pression visant à propulser le ferrofluide chaque fois que la pression hydrostatique devient excessive. Comme le montre la figure, les manchons inférieur et supérieur 108 et 110 sont espacés d'un écarte- ment plus grand par rapport à la surface extérieure de l'arbre 102, afin

de permettre le passage de ferrolubrifiant en pouvant, sans le faire né-

cessairement, constituer une surface de palier radial et de butée. Le joint d'étanchéité en ferrofluide à étage unique qui s'étend autour de la

périphérie de l'arbre 102 est représenté par les traits tiretés s'éten-

dant depuis l'alvéole radial, et le ferrolubrifiant y est retenu par le

flux magnétique.

En fonctionnement, le ferrolubrifiant s'étend entre les joints d'étanché-

ité supérieur et inférieur, tandis que le ferrolubrifiant contenu dans la cavité 112 permet au ferrolubrifiant qui s'y trouve de se mélanger au ferrolubrifiant recouvrant les surfaces de palier radial et de butée,

afin de contribuer au refroidissement du ferrolubfiriant tandis que l'a-

rête chanfreinée se trouvant à chaque extrémité des pièces polaires 120 et 122 contribue à retenir le ferrolubrifiant à l'intérieur de l'ensemble de palier à joint d'étanchéité en ferrofluide. Le dispositif de la figure 3 illustre un joint dtétanchéité en ferrofluide associé à un dispositif

de palier mixte radial et de butée.

17-

Claims (23)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de palier à ferrofluide comportant un joint d'étanchéité en

ferrofluide, destiné à être utilisé conjointement avec un arbre présen-

tant une perméabilité magnétique, caractérisé en ce qu'il comprend: a) un dispositif de palier comportant un élément de palier (18; 60; 104) destiné à former une cavité de palier à film mince de type radial (72;

112) ou de butée (124, 126), ledit ensemble de palier entourant un ar-

bre (20; 70; 102); b) un premier dispositif de Joint d'étanchéité de ferrofluide (22, 24; 88, 90), comportant un aimant permanent (12; 54; 116, 118) annulaire conçu pour entourer l'arbre (20; 70; 102), et au moins une première

pièce polaire (14, 16; 58, 56; 120, 122) en relation de flux magnéti-

que avec ledit aimant permanent, et dont une première extrémité est

conçue pour s'étendre sans contact à proximité de la surface dudit ar-

bre pour former un alvéole radial; c) un ferrofluide (26; 86; 114) contenu dans ladite cavité de palier et destiné à assurer les fonctions de ferrolubrifiant et de ferrofluide

dans ledit alvéole radial conçu pour former un Joint torique d'étan-

chéité en ferrofluide (22,24; 88,90) autour de la surface dudit arbre; d) le Joint d'étanchéité de ferrofluide (22, 24; 88, 90) disposé autour de l'arbre (20; 70; 102) et au moins à une première extrémité de la

cavité de palier radial (72; 112) ou de butée (124, 126) pour empê-

cher, pendant le fonctionnement, l'échappement du ferrofluide (26; 86;

114) hors de ladite cavité du dispositif de palier.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite ca-

vité de palier est une cavité radiale entourant l'arbre (20; 70; 102), et en ce que les premier et second dispositifs d'étanchéité de ferrofluide

(22, 24. 88, 90) sont disposés respectivement à la première et à la se-

conde extrémités de ladite cavité de palier.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend

un arbre (20; 70; 102).

4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend 18-

un élément de palier (18; 60; 104) entre les premier et second disposi-

tifs d'étanchéité de ferrofluide (22, 24; 88, 90), ledit élément de pa-

lier possédant une surface radiale intérieure qui, associée à la surface

de l'arbre (20; 70; 102), constitue une cavité de palier (72; 112).

5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend: a) un arbre (102); b) un manchon (106) comportant une surface radiale extérieure ainsi qu'une première et une seconde extrémités, ledit manchon (106) étant solidaire de l'arbre (102); c) un bottier (104) comportant une surface radiale intérieure, lesdites surfaces (128) respectivement intérieure et extérieure du bottier

(104) et de l'arbre (102) formant entre elles une cavité mince de pa-

lier radial; d) un premier et un second éléments de palier de butée (108, 110) situés respectivement à la première et la seconde extrémités du manchon (106) pour former des cavités de palier de butée respectivement supérieure (126) et inférieure (124); e) un premier et un second dispositifs d'étanchéité (120, 122) à étage unique de ferrofluide, situés respectivement aux première et seconde extrémités des éléments de palier de butée (110, 108); et f) un ferrofluide (114) s'étendant de façon continue dans l'ensemble de la cavité de palier radial (128) et la cavité de palier de butée (124, 126) jusqu'à l'alvéole radial situé au-dessous de chaque pièce polaire (110,120), pour former un joint torique d'étanchéité en ferrofluide à chaque extrémité de l'arbre (102) afin de retenir le ferrofluide (114)

à l'intérieur du dispositif lorsque ce dernier est en fonctionnement.

6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir de ferrofluide (82, 84; 112) pour retenir du ferrofluide (86; 114) en eux, destiné à être utilisé dans la cavité de palier radial

(72; 112) ou de butée (124, 126).

7. Dispositif de palier à joint d'étanchéité de ferrofluide destiné à

être utilisé avec un arbre présentant une perméabilité magnétique, carac-

-19- térisé en ce qu'il comprend: a) un aimant permanent annulaire (12; 54; 116, 118)) conçu pour entourer l'arbre (20; 70; 102); b) une première et une seconde pièces polaires (14, 16; 56, 58; 120, 122), une première extrémité de chaque pièce polaire étant en relation

de flux magnétique respectivement avec la première ou la seconde ex-

trémité dudit aimant permanent et les secondes extrémités desdites pièces polaires étant espacées axialement et s'étendant sans contact à proximité de la surface de l'arbre (20; 70; 102) pour former un ou plusieurs alvéoles radiaux sous chacune desdites pièces polaires;

c) un élément de palier non magnétique (18; 60; 104) disposé entre lesdi-

tes première et seconde pièces polaires et comportant une surface s'é-

tendant sans contact à proximité de la surface dudit arbre en formant

un élément de palier à film de fluide, pour définir une cavité de pa-

lier (72; 112) s'étendant entre les alvéoles radiaux de chacune desdi-

tes pièces polaires; et d) un ferrofluide (26; 86; 114) emplissant ladite cavité de palier et lesdits alvéoles radiaux sous chacune desdites pièces polaires, le ferrofluide contenu dans ladite cavité de palier formant un film de ferrofluide constituant un élément de palier autour de l'arbre, et le

ferrofluide contenu dans l'alvéole radial formé sous chaque pièce po-

laire constituant au moins un joint torique d'étanchéité (22,24; 88, ) en ferrofluide à chaque extrémité de la cavité de palier (72;112), ledit joint torique d'étanchéité de ferrofluide situé à chaque extrémité de ladite cavité de palier inhibant la migration axiale du ferrofluide due à la dilatation du dispositif de palier, et empêchant l'entraînement

de gaz dans le ferrofluide contenu dans le dispositif de palier.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit al-

véole radial est constitué par un alvéole radial (74,76) d'environ 5.10-5 à 2.10-4m, et en ce que l'alvéole formé entre la surface de l'élément de palier (18;60; 104) non magnétique et la surface de l'arbre (20; 70; 102)

est compris dans une plage d'environ 2,54.10-6 à 2,54.10-5 m.

9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les premiè-

-20- re et seconde pièces polaires (56, 58; 120, 122) ont une configuration géométrique chanfreinée du côté extérieur de la seconde extrémité de

l'une ou l'autre desdites pièces polaires, pour former une surface chan-

freinée (78, 80) s'étendant vers l'extérieur, de manière à créer un gra-

dient de flux magnétique traversant la seconde extrémité desdites pièces polaires, permettant ainsi de retenir en position le ferrofluide (86;114)

qui se dilate longitudinalement hors du dispositif de palier.

10. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend

une ou plusieurs cavités de ferrofluide (72; 112) disposée(s) à un pre-

mier ou un second côté de l'élément de palier (18; 60; 104), ladite cavi-

té étant emplie de ferrofluide (26; 86; 114) et étant disposée entre les joints toriques (22, 24; 88, 90) en ferrofluide et une première extrémité

de ladite cavité de palier, l'excédent de ferrofluide contenu dans la ca-

vité de ferrofluide ayant alors un rôle de réserve de ferrofluide desti-

née à être mélangée au ferrofluide contenu dans la cavité de palier pen-

dant le fonctionnement dynamique de l'arbre (20; 70; 102).

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il com-

prend un réservoir annulaire (82, 48) de ferrofluide de part et d'autre de l'élément de palier (60) et situé à proximité de chaque cavité (72) de ferrofluide voisine de façon générale de l'alvéole radial situé à chaque

extrémité de la pièce polaire (58, 56), ladite cavité de ferrofluide for-

mant un réservoir annulaire (82, 84) de ferrofluide qui est empli de fer-

rofluide (86), l'excédent de ferrofluide ayant alors un rôle de réserve de ferrofluide, et ledit excédent de ferrofluide se mélangeant avec le

ferrofluide contenu dans la partie de la cavité de palier (72) définis-

sant un film.

12. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément de palier (18) comprend des rainures de pompage (30) de faible profondeur ménagées dans la surface dudit élément de palier, lesdites rainures étant

décalées angulairement par rapport à l'axe de l'arbre (20), afin de re-

pousser le ferrofluide (26) vers l'intérieur en direction du centre de

l'élément de palier (18).

-21-

13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les rai-

nures de pompage (30) sont disposées en direction de chaque extrémité du

palier, et ceignent périphériquement l'arbre (20).

14. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qge les secon-

des extrémités des pièces polaires (14, 16) comportent un mihee revête-

ment (28) d'un matériau anti-friction non magnétique sur la geemde ex-

trémité, ledit mince revêtement étant insuffisant pour affecter de façon

sensible le flux magnétique aux secondes extrémités desdites Fies po-

laires.

15. Dispositif selon la revendication 7, caraetérisé en ce que l'éement de palier (18) est constitué par un élément cylindrique qui définit avec la surface de l'arbre (20) une eawvit de palier à film mince ayant une

forme générale tubulaire.

16. Système de palier à joint d'étayihé-ité de fernofluide, caractérisé en ce qu'il comporte un arbre magnétftqeient perméa le (20; 70; 102), ledit

arbre étant disposé à l'intérieur dl disïssitifde palier à joint d'étan-

chéité en ferrofluide selon la revendication 7.

17. Système et dispositif de palier à jobint d:&'éanchéité de ferrofluiut, caractérisé en ce qu'il comprend: a) un arbre rotatif (70; 102) présestalt une perméabhalité magnétiques; b) un aimant permanent annulaire "54; r;, 118) quif entoure l'arbre ('7,; 102) et qui est pourvu d'unes premeire et d'une seconde extrémité';;

c) une première et une seconde pièces oamires (51,, 58; 120, 122i) 'pean-

tant une perméabilité agnétiLqu une premiere extrémité dc e1aazune

desdites pièces polaires étant en relation de flux magnétiqe respec-

tivement avec la première et la seconde extrémité de l'aitamt perma-

nent (54; 116, 118), les secondes extrémités de chacune décrites piè-

ces polaires étant espacées axialement et s'étendant sans contact à

proximité de la surface de l'arbre (70; 102) pour former un ou plu-

sieurs alvéoles radiaux sous les secondes extrémités desdites pièces polaires; -22-

d) un élément de palier (60; 104) non magnétique disposé entre les pre-

miere et seconde pièces polaires (56, 58; 120, 122), la surface inté-

rieare dudit élément de palier s'étendant sans contact à proximité de la surface de l'arbre (70; 102) en formant un film constituant une surface portante, afin de définir une cavité de palier (72; 112) à film de fluide qui prolonge les alvéoles radiaux situés sous chacune desdites pièces polaires;

e) un espacement des pièces polaires (56, 58; 120, 122) à chaque extrémi-

té par rapport à la première ou la seconde extrémité de l'élément de

palier fl; TW10, pour définir à chaque extrémité dudit élément de pa-

lier un miearwdir (84, 86; 114) de ferrofluide ayant une forme généra-

le annulaire et disposé entre lesdites pièces polaires et chaque ex-

trémité dudit. élément de palier; f) les premières et seconde pièces polaires (56, 58; 120, 122) dont la

surface extérieure (78, 80) est chanfreinée vers l'extérieur à la se-

conde extrémité de chacune desdites pièces polaires, pour définir un

alvéole radial à la seconde extrémité de chaque pièce polaire en for-

mant un gradient de flux magnétique; et g) un ferrofluide (86; 114) emplissant la cavité de palier (72; 112), le réservoir de ferrofluide (82, 84; 114) et les alvéoles radiaux (74, 76), le ferrofluide formant dans chacun desdits alvéoles radiaux un

joint d'étanchéité annulaire (88, 90) de ferrofluide autour de la sur-

face de l'arbre (70; 102), afin d'empêcher la dilatation du ferroflui-

de vers l'extérieur dans le sens longitudinal le long dudit arbre, tandis que le ferrofluide contenu dans ledit réservoir de ferrofluide

de part et d'autre dudit élément de palier sert de réserve de ferro-

fluide et se mélange avec le ferrofluide qui se trouve dans ladite ca-

vité de palier pendant la rotation de l'arbre, afin de contribuer à

refroidir le ferrofluide, et les extrémités chanfreinées (78, 80) des-

dites pièces polaires contribuant à contenir la dilatation du ferro-

fluide vers l'extérieur desdits joints d'étanchéité toriques.

18. Dispositif de palier radial et de butée à joint d'étanchéité de fer-

rofluide, caractérisé en ce qu'il comprend: a) un arbre rotatif (102) présentant une perméabilité magnétique; -23-

b) un boitier (104) qui entoure l'arbre (102) et présente une surface ra-

diale intérieure définissant une surface de palier radial;

c) un organe formant manchon ( 106) solidaire de l'arbre (102) et compor-

tant une surface radiale extérieure qui est espacée de la surface in-

térieure dudit bottier pour former une cavité de palier radial (128), la première et la seconde extrémité dudit manchon ayant leurs surfaces respectives généralement perpendiculaires à l'axe de l'arbre (102); d) un premier et un second élément de palier de butée (108, 110) situés

respectivement à la première et la seconde extrémité de l'organe for-

mant manchon (106) et comportant respectivement une surface inférieure

et une surface supérieure, lesdites surfaces définissant avec les sur-

faces situées à la première et la seconde extrémités dudit manchon des surfaces de palier (124, 126) et des cavités de palier respectivement

inférieure et supérieure entourant l'arbre (102);.

e) un premier et un second dispositif de joint d'étanchéité en ferroflui-

de, dont chacun comprend un aimant permanent annulaire (116, 118) dis-

posé autour de l'arbre (102), et au moins une première pièce polaire (120, 122) qui définit un alvéole radial avec la surface dudit arbre,

lesdits premier et second dispositifs de joints d'étanchéité en ferro-

fluide étant respectivement situés à proximité desdits premier et se-

cond éléments de palier; et f) un ferrofluide (114) qui emplit les cavités de palier radial (128) et de butée (124, 126), pour servir de ferrolubrifiant, et qui s'étend de façon continue jusqu'à chacun des alvéoles radiaux du dispositif de joint d'étanchéité de ferrofluide, pour former respectivement au moins des joints toriques inférieur et supérieur en ferrofluide autour de la surface dudit arbre afin d'empêcher, en fonctionnement, la migration

dudit ferrofluide dans le sens longitudinal vers l'extérieur des cavi-

tés de palier radial (128) et de butée (124, 126).

19. Procédé pour réaliser un film de ferrofluide formant palier et joint

d'étanchéité, destiné à un arbre rotatif, caractérisé en ce qu'il com-

prend les étapes consistant à: a) former un film mince d'un ferrofluide dans une cavité de palier autour d'un arbre rotatif; et -24- b) confiner ledit ferrofluide dans ladite cavité de palier autour dudit arbre au moyen de joints toriques d'étanchéité en ferrofluide, pour

empêcher la migration du ferrofluide contenu dans ladite cavité de pa-

lier dans le sens axial, les joints toriques d'étanchéité en ferro-

fluide étant maintenus en position par un flux magnétique, tandis que le ferrofluide contenu dans ladite cavité de palier n'est pas affecté

de façon sensible par ledit flux magnétique.

20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'emploi de rainures de pompage à l'intérieur de la cavité de palier ou sur l'arbre dans une zone voisine de la cavité de palier, pour repousser le ferrofluide vers l'intérieur en direction du centre de la

cavité de palier.

21. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comprend

en outre l'emploi d'un ferrofluide à proximité d'un premier ou d'un se-

cond ou des deux joints toriques d'étanchéité en ferrofluide, pour cons-

tituer un excédent de ferrofluide qui sert de réserve et se mélange au ferrofluide contenu dans ladite cavité de palier lors de la rotation de

l'arbre.

22. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comprend

en outre la formation d'un joint torique d'étanchéité en ferrofluide pré-

sentant une densité variable de flux magnétique.

23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'il comprend en outre la formation d'un joint torique d'étanchéité en ferrofluide à chaque extrémité de la cavité de palier, en utilisant une première et une

seconde pièces polaires, et en chanfreinant l'arête extérieure de la piè-

ce polaire qui constitue le joint torique d'étanchéité en ferrofluide,

afin de réaliser un champ de flux magnétique variable au-dessous de cha-

que extrémité de la pièce polaire, et de créer au-dessous de la pièce

polaire un volume additionnel pour la dilatation du ferrofluide.