WO2012076762A1 - Ensemble de palier pour arbre d'hydrolienne et hydrolienne comprenant un tel ensemble de palier - Google Patents

Ensemble de palier pour arbre d'hydrolienne et hydrolienne comprenant un tel ensemble de palier Download PDF

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WO2012076762A1
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bearing assembly
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rotation
elastic member
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Jean-François BERTEA
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Alstom Hydro France
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Definitions

  • the present invention relates to a bearing assembly for supporting a rotating turbine shaft, that is to say to take the axial forces exerted by this shaft. Furthermore, the present invention relates to a tidal turbine comprising a rotating shaft, and such a bearing assembly. In particular, the present invention can be applied to a tidal turbine installed within a flow of liquid engine that can flow in one or the other direction.
  • a hydraulic turbine of the prior art generally comprises a shaft about 1 m in diameter and a bearing assembly bathed in the oil to support the rotating shaft.
  • the bearing units generally comprise a fixed base, an elastic member and a bearing surface which delimits with the shaft an oil film approximately 0.5 mm thick.
  • the bearing units and the oil film have the function of limiting the docking of the shaft on the bearing surfaces. These berthing are caused in particular by the assembly defects of the parts in relative movement and the geometrical defects due to the manufacturing tolerances of the parts in relative movement.
  • the bearing assembly accommodates well assembly defects and geometrical defects. which are relatively weak.
  • One of the aims of the present invention is to remedy these drawbacks, in particular by proposing a fast and oil-free reaction bearing assembly.
  • the subject of the present invention is a bearing assembly for taking up the axial forces transmitted by a tidal turbine shaft rotating around an axis of rotation, the bearing assembly comprising a plurality of bearing units distributed around the axis of rotation. rotation axis, each bearing unit comprising:
  • an elastic member having a fixed part integral with the base and a part movable generally along a main direction of the forces to be supported;
  • a bearing surface adapted to define with the shaft a receiving volume of a liquid film, the bearing surface being connected to the movable portion of the elastic member.
  • the bearing assembly is characterized in that the liquid film is a film of water, in that the minimum radius of the bearing surface is between 1 m and 3 m, in that the elastic member and the base enclose at least one chamber containing water, the surfaces of the elastic member and the base in contact with the water comprising a stainless material and in that the bearing assembly further comprises a plurality of conduits adapted to circulating water, each pipe being arranged to connect at least two chambers together, the pipes and chambers defining a closed circuit which extends around the axis of rotation.
  • the moving part moves generally in a direction parallel to the axis of rotation and in that the or each bearing surface is perpendicular to the axis of rotation;
  • a bearing surface is connected to a single moving part
  • a bearing surface is connected to several moving parts respectively belonging to several bearing units;
  • the bearing surface comprises a material of hardness greater than 800 Hv such as a ceramic material
  • the base comprises a generally annular plate and in that each pipe is formed by holes extending into the base;
  • the elastic member forms an elastically deformable membrane
  • each chamber comprises a portion of generally toroidal shape with circular section or not;
  • the elastic member comprises a thin plate
  • the elastic member comprises a thick piece
  • At least one bearing unit comprises a partially spherical projection so as to form a point connection between the elastic member and the base;
  • the bearing assembly comprises between 10 and 20 bearing units, preferably 16;
  • the subject of the present invention is a tidal turbine comprising a turbine equipped with a shaft movable in rotation about an axis of rotation, the tidal turbine being characterized in that it comprises at least one bearing assembly such that described above.
  • the water film has a thickness less than 0.10 mm, preferably less than 0.06 mm;
  • the tidal turbine comprises two bearing assemblies as described above, the two bearing assemblies being coaxial with the axis of rotation, the two bearing assemblies being located at a distance from one another so as to define a housing for a collar of the tree.
  • FIG. 1 A is an axial half-section of a tidal turbine according to the invention and comprising a bearing assembly according to a first embodiment of the invention
  • Figure 1 B is a complete section of the tidal turbine of Figure 1 A;
  • FIG. 2 is an enlarged view of the detail in Figure 1A
  • FIG. 3 is a view on a larger scale of the detail I II in FIG. 1A;
  • FIG. 4 is a cross section, along the line IV - IV in Figure 3;
  • FIG. 5 is a cross section along the line V - V in Figure 4;
  • FIG. 6 is a schematic view illustrating a first state of the bearing assembly of FIGS. 1A to 5;
  • FIG. 7 is a schematic view similar to FIG. 6 illustrating a second state of the bearing assembly of FIGS. 1A to 5;
  • FIG. 8 is a view similar to Figure 2 of a bearing element according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 9 is a view similar to FIG. 3 of the bearing element of FIG. 8.
  • FIGS. 1A and 1B show a tidal turbine 1 comprising a belt 2, front guides 4, vanes 7 and a bulb 10 also called by the English word "hub".
  • the belt 2 is of generally annular shape and is connected to the ground by a gravity base, a structure consisting of a sole and several posts.
  • the bulb 10 is fixed to the belt 2 via the fore-steers 4.
  • the bulb 10 comprises a shaft 12, an electric power generator 14 and a support 16.
  • the shaft 12 is rotatable about a rotation axis X-X '.
  • the shaft 12 comprises a flange 13 which is integral and integral with the shaft 12.
  • the radial surfaces 13.1 and 13.2 of the collar 1 3 are flat crown-shaped.
  • the blades 7 are fixed at one end of the shaft 12.
  • the vanes 7 are rotated about the axis XX 'by a stream of water flowing in the belt 2, in one direction by an arrow 5, in the other direction indicated by an arrow 6.
  • the front-guides 4 and the vanes 7 extend generally in radial directions and they are distributed around the axis X-X '.
  • the shaft 12, the bulb 10, the generator 14, the support 16 and the belt 2 each have a symmetry of revolution about the axis X-X '.
  • the term "axial” qualifies either a direction parallel to the axis of rotation X-X ', or a surface generally perpendicular to the axis of rotation X-X'.
  • the term “radial” qualifies either a direction perpendicular to the axis of rotation X-X ', or a surface perpendicular to such a radial direction.
  • the term “circumferential” qualifies a tangential direction C-C and non-secant to the axis of rotation X-X '.
  • the bulb 10 also comprises two bearing assemblies 8 and 9 for supporting the shaft 12, precisely to take up the axial forces.
  • the bearing assembly 8 is referred to as “abutment” and the bearing assembly 8 is referred to as “abutment”.
  • the bearing assemblies 8 and 9 are coaxial with the X-X 'axis.
  • the bearing assemblies 8 and 9 are located at a distance from each other so as to define a housing for the flange 13.
  • the description of the bearing assembly 8 given below may be transposed to the bearing assembly 9.
  • the bearing assembly 8 comprises a plurality of bearing units 20, 20.1, 20.2 and equivalents distributed about the X-X 'axis.
  • the bearing assembly 8 comprises 1 6 bearing units 20, 20.1, 20.2 and the like.
  • Each bearing unit 20, 20.1, 20.2 and the like comprises a base 70, an elastic member 50 and a bearing surface 31.
  • the base 70 is fixed to the support 16, by screwing, welding, embedding or other equivalent means.
  • the resilient member 50 forms an elastically deformable membrane which has a fixed portion 58 integral with the base 70 and a movable portion 54 generally in an axial direction X50.
  • the direction axial X50 is the main direction of the forces to be supported, which are shown in Figures 6 and 7 with references F1 and F2.
  • the bearing surface 31 is here in the form of a flat ring and perpendicular to the axis X-X '.
  • the bearing surface 31 serves to support the shaft 12 in rotation.
  • the bearing surface 31 is adapted to define with the shaft 12 a receiving volume of a liquid film.
  • the film of liquid contained in this thin receiving volume can thus form a hydrodynamic bearing for the shaft 12 in rotation.
  • the liquid film is a water film whose thickness E13 is less than 0.10 mm, preferably less than 0.06 mm.
  • the water constituting this lubricating film can come from the stream of water driving the blades 7.
  • the bearing surface 31 and the radial surface 13.1 of the flange 13 are substantially coincident and separated by a functional clearance.
  • the minimum radius R31 of the bearing surface 31 is equivalent to half the diameter D12 of the shaft 12.
  • the radius R31 of the bearing surface 31 is between 1 m and 3 m. So, the diameter D12 is between 2 m and 6 m.
  • the bearing surface 31 and / or the radial surface 13.1 of the flange 13 comprises a material of hardness greater than 800 Hv (Vickers) such as a ceramic material, for example dichromium trioxide or chromine (Cr 2 Os). . Such a material strongly limits the wear of the bearing surface 31 and / or the radial surface 13.1. Any other material of equivalent hardness can be used instead of a ceramic.
  • a material of hardness greater than 800 Hv (Vickers) such as a ceramic material, for example dichromium trioxide or chromine (Cr 2 Os).
  • the elastic member 50 comprises a thin plate, for example a stainless steel sheet, having a symmetry of revolution about the axis X50.
  • the thin plate makes the elastic member 50 relatively compact.
  • the membrane forming the elastic member 50 thus has the overall shape of a disc.
  • Its fixed part 58 is formed by the flat peripheral ring and its mobile part 54 is formed by a central disk.
  • a boss 56 is formed between the fixed portion 58 and the movable portion 54 generally shaped torus section in a semicircle.
  • the boss 56 allows the elastic deformation of the elastic member 50.
  • the bearing surface 31 is connected to the movable portion 54 of the elastic member 50.
  • the verb "bind" implies a kinematic connection or a rigid connection.
  • the bearing surface 31 is defined by a shoe 30, a sole 35 of which is in plane bearing on the movable part 54.
  • the shoe 30 and the sole 35 are secured by fastening means 36 comprising a stirrup and screws.
  • each bearing surface 31 is bonded to a single movable portion 54.
  • the bearing units 20 are independent.
  • the elastic member 50 and the base 70 define a chamber 52 containing water.
  • the chamber 52 comprises a portion which is generally toroidal in shape with a semicircular section as defined by the boss 56.
  • the surfaces of the elastic member 50 and the base 70 in contact with the water comprise a stainless material, in which the mass or coating, in particular those surfaces that delimit the chamber 52.
  • the base 70 comprises a flexible washer 76 and an O-ring 78 which are made of a resilient material such as a rubber or an elastomer.
  • the washer 76 and the O-ring 78 are crushed between the fixed part 58 and the base 70 to make the chamber 52 relatively tight.
  • the bearing assembly 8 further includes a plurality of conduits 74 adapted to circulate water.
  • Each pipe 74 is arranged to connect at least two chambers 52.1 and 52.2 at a respective groove 72.
  • Each groove 72 has a cross-section "T".
  • the ducts 74 connect all the chambers 52, so that the ducts 74 and the chambers 52 define a closed circuit which extends around the axis X-X '.
  • the verb "to connect” implies a communication of liquid, in particular water.
  • the base 70 is formed in particular by a base plate of generally annular shape.
  • Each pipe 74 is formed by two blind, converging and oblique holes which extend in the base 70.
  • the water can thus flow in the pipes 74 and between two successive chambers 52.1 and 52.2 in the circumferential direction CC.
  • the hydraulic pressure can be transmitted by the lines 74 between the chambers 52, which tends to balance the water pressures prevailing in the rooms 52.
  • the collar 1 3 exerts pressure forces, symbolized by arrows F1 in FIG. 6, on the bearing surface 31 1 of the shoe 30.1 and via of the water film E1 3.
  • the pressure is not uniformly distributed between the bearing units 52.
  • the sole 35.1 thus bears on the corresponding moving part 54.
  • This moving part 54 approaches the base 70 and compresses the water contained in the chamber 52.1. A flow of water then flows from the chamber 52.1 to the adjacent chambers including the chamber 52.2, which is symbolized by an arrow L74 in FIG.
  • FIGS. 1A to 7 show a bearing assembly 108 according to a second embodiment of the invention.
  • the bearing assembly 1 08 is similar to the bearing assembly 8.
  • the description of the bearing assembly 8 given above in connection with FIGS. 1A to 7 can be transposed to the bearing assembly 1 08 Figures 8 and 9, with the exception of the differences mentioned below.
  • An entity of the bearing assembly 108 that is identical or corresponding to an entity of the bearing assembly 8 has the same numerical reference increased by 100.
  • a bearing assembly 108 a film thickness E1 water, a fixed support 1 16, a bearing unit 1 20, a shoe 130, a bearing surface 131, fixing means 36, a minimum radius R131, an elastic member 150, an axis X150, a chamber 1 52 , a moving part 54, a boss 156, a fixed part 1 58, a base 170, a groove 172 and an O-ring 178.
  • the bearing assembly 108 differs from the bearing assembly 8 in that the elastic member 150 comprises a thick part forming the mobile part 154 and the fixed part 1 58 connected by the boss 156.
  • the movable part 154 and the part fixed 158 are therefore thicker respectively than the movable portion 54 and the fixed portion 58. This allows, if necessary, to withstand larger loads.
  • the elastic member 150 and the base 170 are made of or coated with a stainless material, so that the surfaces of the elastic member 150 and the base 170 in contact with the water comprise a stainless material to resist corrosion by the water contained in the chamber 152.
  • the bearing assembly 108 differs from the bearing assembly 8 in that at least one bearing unit 120 comprises an abutment 155 secured to the movable part 1 54.
  • the stop 155 comprises a portion 157 partially spherical projection.
  • the projection 157 forms a spherical point connection between the elastic member 150 and the base 1 70.
  • the stop 1 55 and the projection 157 serve to limit the stroke of the movable portion 154 to limit the mechanical stresses experienced by the boss 156 during its elastic deformations.
  • the base 170 includes only the O-ring 178 to make the chamber 152 relatively tight, but no washer type 76. Indeed, the sealing of the chamber 1 52 is also ensured by the clamping of the fixed part 174 on the base 170 by means of screws and by an adjusted machining of the surfaces in contact with the fixed part 174 and the base 170.
  • the flange can be made in two parts, for example two half-collars juxtaposed axially and / or reported on the shaft;
  • the bearing assembly comprises between 10 and 20 type 20 bearing units,
  • the same bearing surface is connected to several moving parts belonging respectively to several bearing units; in other words, the pad is common to all the elastic members; in particular, the same bearing surface is connected to all the moving parts.

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Abstract

Pour reprendre les efforts axiaux transmis par un arbre (12) en rotation, cet ensemble de palier (8) comprend plusieurs unités de palier (30) réparties, chaque unité de palier (30) comporte une embase (70) fixe, un organe élastique (50) ayant une partie fixe et une partie mobile globalement suivant une direction principale (X50) des efforts à supporter, ainsi qu'une surface de palier qui délimite avec l'arbre (12) un film d'eau. La surface de palier est liée à la partie mobile. Le rayon minimal (R31) de la surface de palier est compris entre 1 m et 3 m. L'organe élastique (50) et l'embase (70) délimitent au moins une chambre d'eau. Plusieurs conduites sont agencées de façon à relier les chambres entre elles, définissant ainsi un circuit fermé.

Description

ENSEMBLE DE PALIER POUR ARBRE D'HYDROLIENNE ET
HYDROLIENNE COMPRENANT UN TEL ENSEMBLE DE PALIER
La présente invention concerne un ensemble de palier pour supporter un arbre d'hydrolienne en rotation, c'est-à-dire pour reprendre les efforts axiaux exercés par cet arbre. Par ailleurs, la présente invention concerne une hydrolienne comprenant un arbre mobile en rotation, ainsi qu'un tel ensemble de palier. En particulier, la présente invention peut être appliquée à une hydrolienne installée au sein d'un flux de liquide moteur qui peut circuler dans l'un ou l'autre sens.
Une turbine hydraulique de l'art antérieur comprend généralement un arbre d'environ 1 m de diamètre et un ensemble de palier baignant dans l'huile pour supporter cet arbre en rotation. En particulier, pour reprendre les efforts radiaux exercés par l'arbre, plusieurs unités de palier sont réparties autour de l'axe de rotation. Les unités de palier comportent généralement une embase fixe, un organe élastique et une surface de palier qui délimite avec l'arbre un film d'huile d'environ 0,5 mm d'épaisseur.
Les unités de palier et le film d'huile ont pour fonction de limiter les accostages de l'arbre sur les surfaces de palier. Ces accostages sont causés notamment par les défauts d'assemblage des pièces en mouvement relatif et aux défauts géométriques dus aux tolérances de fabrication des pièces en mouvement relatif. Dans le cas usuel où l'arbre a un diamètre d'environ 1 m et où le film d'huile a une épaisseur d'environ 0,5 mm, l'ensemble de palier accommode bien les défauts d'assemblage et les défauts géométriques qui sont relativement faibles.
Cependant, un tel ensemble de palier de l'art antérieur n'est pas adapté pour limiter efficacement les accostages d'un arbre d'hydrolienne. En effet, la compressibilité de l'huile induit une inertie susceptible de ralentir les réactions de l'ensemble de palier. Or, le grand diamètre d'un arbre d'hydrolienne induit des défauts d'assemblage et des défauts géométriques relativement importants et nombreux, ce qui nécessite un ensemble de palier réagissant très rapidement aux oscillations de l'arbre. En outre, baigner dans l'huile un ensemble de palier d' hydrolien ne induit un risque de pollution du milieu d'implantation de l'hydrolienne.
L'un des buts de la présente invention est de remédier à ces inconvénients, en proposant notamment un ensemble de palier de réaction rapide et sans huile.
Dans ce but, la présente invention a pour objet un ensemble de palier pour reprendre les efforts axiaux transmis par un arbre d'hydrolienne en rotation autour d'un axe de rotation, l'ensemble de palier comprenant plusieurs unités de palier réparties autour de l'axe de rotation, chaque unité de palier comportant :
- une embase fixe ;
- un organe élastique ayant une partie fixe solidaire de l'embase et une partie mobile globalement suivant une direction principale des efforts à supporter ;
- une surface de palier adaptée pour délimiter avec l'arbre un volume de réception d'un film liquide, la surface de palier étant liée à la partie mobile de l'organe élastique.
L'ensemble de palier se caractérise en ce que le film liquide est un film d'eau, en ce que le rayon minimal de la surface de palier est compris entre 1 m et 3 m, en ce que l'organe élastique et l'embase délimitent au moins une chambre contenant de l'eau, les surfaces de l'organe élastique et de l'embase en contact avec l'eau comportant un matériau inoxydable et en ce que l'ensemble de palier comprend en outre plusieurs conduites adaptées pour faire circuler de l'eau, chaque conduite étant agencée de façon à relier au moins deux chambres entre elles, les conduites et les chambres définissant un circuit fermé qui s'étend autour de l'axe de rotation.
En d'autres termes, c'est de l'eau, liquide très peu compressible, qui amortit les battements dus aux défauts d'assemblage et aux défauts géométriques des pièces en mouvement relatif. Les unités de palier sont reliées par un circuit d'eau permettant une réaction rapide.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses mais facultatives de la présente invention, prises isolément ou selon toute combinaison techniquement admissible : - la partie mobile se déplace globalement suivant une direction parallèle à l'axe de rotation et en ce que la ou chaque surface de palier est perpendiculaire à l'axe de rotation ;
- une surface de palier est liée à une seule partie mobile ;
- une surface de palier est liée à plusieurs parties mobiles appartenant respectivement à plusieurs unités de palier ;
- la surface de palier comporte un matériau de dureté supérieure à 800 Hv tel qu'un matériau céramique ;
- l'embase comprend une plaque de forme globalement annulaire et en ce que chaque conduite est formée par des perçages s'étendant dans l'embase ;
- l'organe élastique forme une membrane élastiquement déformable ;
- chaque chambre comprend une portion de forme globalement torique à section circulaire ou non ;
- l'organe élastique comprend une plaque mince ;
- l'organe élastique comprend une pièce épaisse ;
- au moins une unité de palier comprend une saillie partiellement sphérique de façon à former une liaison ponctuelle entre l'organe élastique et l'embase ;
- l'ensemble de palier comprend entre 10 et 20 unités de palier, de préférence 16 ;
Par ailleurs, la présente invention a pour objet une hydrolienne comprenant une turbine équipée d'un arbre mobile en rotation autour d'un axe de rotation, l'hydrolienne étant caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un ensemble de palier telle qu'exposée ci-avant.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses mais facultatives de la présente invention, prises isolément ou selon toute combinaison techniquement admissible :
- le film d'eau a une épaisseur inférieure à 0,10 mm, de préférence inférieure à 0,06 mm ;
- l'hydrolienne comprend deux ensembles de palier tels qu'exposés ci- avant, les deux ensembles de palier étant coaxiaux à l'axe de rotation, les deux ensembles de palier étant situés à distance l'un de l'autre de façon à définir un logement pour une collerette de l'arbre. La présente invention sera bien comprise et ses avantages ressortiront aussi à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles :
- la figure 1 A est une demi-coupe axiale d'une hydrolienne conforme à l'invention et comprenant un ensemble de palier conforme à un premier mode de réalisation de invention ;
- la figure 1 B est une coupe complète de l'hydrolienne de la figure 1 A ;
- la figure 2 est une vue à plus grande échelle du détail I I à la figure 1 A ; - la figure 3 est une vue à plus grande échelle du détail I II à la figure 1 A ;
- la figure 4 est une section transversale, suivant la ligne IV - IV à la figure 3 ;
- la figure 5 est une section transversale, suivant la ligne V - V à la figure 4 ;
- la figure 6 est une vue schématique illustrant un premier état de l'ensemble de palier des figures 1 A à 5 ;
- la figure 7 est une vue schématique analogue à la figure 6 illustrant un deuxième état de l'ensemble de palier des figures 1 A à 5 ;
- la figure 8 est une vue analogue à la figure 2 d'un élément de palier conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et
- la figure 9 est une vue analogue à la figure 3 de l'élément de palier de la figure 8.
Les figures 1 A et 1 B montrent une hydrolienne 1 comprenant une ceinture 2, des avant-directrices 4, des aubes 7 et un bulbe 10 également dénommé par le mot anglais « hub ». La ceinture 2 est de forme globalement annulaire et elle est reliée au sol par une base gravitaire, structure composée d'une semelle et de plusieurs poteaux.
Le bulbe 10 est fixé à la ceinture 2 par l'intermédiaire des avant- directrices 4. Le bulbe 10 comporte un arbre 12, un générateur de puissance électrique 14 et un support 16. L'arbre 12 est mobile en rotation autour d'un axe de rotation X-X'. L'arbre 12 comporte une collerette 13 qui est monobloc et venue de matière avec l'arbre 12. Les surfaces radiales 13.1 et 13.2 de la collerette 1 3 sont en forme de couronne plates. Les aubes 7 sont fixées à l'une des extrémités de l'arbre 12. Les aubes 7 sont entraînées en rotation autour de l'axe X-X' par un flux d'eau s'écoulant dans la ceinture 2, soit dans un sens repéré par une flèche 5, soit dans l'autre sens repéré par une flèche 6.
Les avant-directrices 4 et les aubes 7 s'étendent globalement suivant des directions radiales et elles sont distribuées autour de l'axe X-X'. L'arbre 12, le bulbe 10, le générateur 14, le support 16 et la ceinture 2 présentent chacun une symétrie de révolution autour de l'axe X-X'.
Dans la présente demande, le terme « axial » qualifie soit une direction parallèle à l'axe de rotation X-X', soit une surface globalement perpendiculaire à l'axe de rotation X-X'. Dans la présente demande, le terme « radial » qualifie soit une direction perpendiculaire à l'axe de rotation X-X', soit une surface perpendiculaire à une telle direction radiale. Le terme « circonférentiel » qualifie une direction tangentielle C-C et non sécante à l'axe de rotation X-X'.
Le bulbe 10 comporte aussi deux ensembles de palier 8 et 9 pour supporter l'arbre 12, précisément pour en reprendre les efforts axiaux. En pratique, l'ensemble de palier 8 est dénommé « butée » et l'ensemble de palier 8 est dénommé « contrebutée ».
Les ensembles de palier 8 et 9 sont coaxiaux à l'axe X-X'. Les ensembles de palier 8 et 9 sont situés à distance l'un de l'autre de façon à définir un logement pour la collerette 13. Dans la mesure où l'ensemble de palier 9 est identique ou semblable à l'ensemble de palier 8, la description de l'ensemble de palier 8 donnée ci-après peut être transposée à l'ensemble de palier 9.
Comme le montrent les figures 1 A à 5, l'ensemble de palier 8 comprend plusieurs unités de palier 20, 20.1 , 20.2 et équivalents réparties autour de l'axe X-X'. L'ensemble de palier 8 comprend 1 6 unités de palier 20, 20.1 , 20.2 et équivalents. Chaque unité de palier 20, 20.1 , 20.2 et équivalents comporte une embase 70, un organe élastique 50 et une surface de palier 31 . L'embase 70 est fixée au support 16, par vissage, soudage, encastrement ou autre moyen équivalent.
Comme le montre la figure 3, l'organe élastique 50 forme une membrane élastiquement déformable qui a une partie fixe 58 solidaire de l'embase 70 et une partie mobile 54 globalement suivant une direction axiale X50. La direction axiale X50 est la direction principale des efforts à supporter, lesquels sont représentés aux figures 6 et 7 avec les références F1 et F2.
La surface de palier 31 est ici en forme de couronne plane et perpendiculaire à l'axe X-X'. La surface de palier 31 a pour fonction de supporter l'arbre 12 en rotation. La surface de palier 31 est adaptée pour délimiter avec l'arbre 12 un volume de réception d'un film liquide.
Le film de liquide contenu dans ce mince volume de réception peut ainsi former un palier hydrodynamique pour l'arbre 12 en rotation. Le film liquide est un film d'eau dont l'épaisseur E13 est inférieure à 0,10 mm, de préférence inférieure à 0,06 mm. L'eau constituant ce film lubrifiant peut provenir du flux d'eau entraînant les aubes 7.
En d'autres termes, la surface de palier 31 et la surface radiale 13.1 de la collerette 13 sont sensiblement coïncidentes et séparées par un jeu fonctionnel. Comme le montre la figure 1A, le rayon minimal R31 de la surface de palier 31 équivaut à la moitié du diamètre D12 de l'arbre 12. Le rayon R31 de la surface de palier 31 est compris entre 1 m et 3 m. Donc, le diamètre D12 est compris entre 2 m et 6 m.
La surface de palier 31 et/ou la la surface radiale 13.1 de la collerette 13 comporte un matériau de dureté supérieure à 800 Hv (Vickers) tel qu'un matériau céramique, par exemple de le trioxyde de dichrome ou chromine (Cr2Os). Un tel matériau limite fortement l'usure de la surface de palier 31 et/ou de la surface radiale 13.1 . Tout autre matériau de dureté équivalente peut être utilisé au lieu d'une céramique.
L'organe élastique 50 comprend une plaque mince, par exemple une feuille en acier inoxydable, présentant une symétrie de révolution autour de l'axe X50. La plaque mince rend l'organe élastique 50 relativement compact. La membrane formant l'organe élastique 50 a donc globalement la forme d'un disque. Sa partie fixe 58 est formée par la couronne périphérique plate et sa partie mobile 54 est formée par un disque central. Entre la partie fixe 58 et la partie mobile 54 se trouve un bossage 56 globalement en forme de tore à section en demi-cercle. Le bossage 56 permet la déformation élastique de l'organe élastique 50. La surface de palier 31 est liée à la partie mobile 54 de l'organe élastique 50. Dans la présente demande, le verbe « lier » implique une liaison cinématique ou une liaison rigide. En l'occurrence, la surface de palier 31 est définie par un patin 30 dont une semelle 35 est en appui-plan sur la partie mobile 54. Le patin 30 et la semelle 35 sont solidarisés par des moyens de fixations 36 comprenant un étrier et des vis. Précisément, chaque surface de palier 31 est liée à une seule partie mobile 54. En d'autres termes, les unités de palier 20 sont indépendantes.
L'organe élastique 50 et l'embase 70 délimitent une chambre 52 contenant de l'eau . La chambre 52 comprend une portion qui est de forme globalement torique à section semi-circulaire car définie par le bossage 56. Les surfaces de l'organe élastique 50 et de l'embase 70 en contact avec l'eau comportent un matériau inoxydable, dans la masse ou en revêtement, en particulier celles de ces surfaces qui délimitent la chambre 52.
L'embase 70 comprend une rondelle 76 souple et un joint torique 78 qui sont constitués d'un matériau résilient tel qu'un caoutchouc ou un élastomère. La rondelle 76 et le joint torique 78 sont écrasés entre la partie fixe 58 et l'embase 70 pour rendre relativement étanche la chambre 52.
Comme le montrent les figures 4 et 5, l'ensemble de palier 8 comprend en outre plusieurs conduites 74 adaptées pour faire circuler de l'eau. Chaque conduite 74 est agencée de façon à relier entre elles au moins deux chambres 52.1 et 52.2 au niveau d'une gorge 72 respective. Chaque gorge 72 a une section transversale en « T » . Les conduites 74 relient toutes les chambres 52, si bien que les conduites 74 et les chambres 52 définissent un circuit fermé qui s'étend autour de l'axe X-X'. Dans la présente demande, le verbe « relier » implique une mise en communication de liquide, en particulier d'eau.
L'embase 70 est formée notamment par une plaque d'assise de forme globalement annulaire. Chaque conduite 74 est formée par deux perçages borgnes, convergents et obliques qui s'étendent dans l'embase 70. L'eau peut ainsi s'écouler dans les conduites 74 et entre deux chambres 52.1 et 52.2 successives suivant la direction circonférentielle C-C. En d'autres termes, la pression hydraulique peut être transmise par les conduites 74 entre les chambres 52, ce qui tend à équilibrer les pressions d'eau régnant dans les chambres 52.
Comme le montrent les figures 6 et 7, dans un premier état, la collerette 1 3 exerce des efforts de pression, symbolisés par des flèches F1 à la figure 6, sur la surface de palier 31 .1 du patin 30.1 et par l'intermédiaire du film d'eau E1 3. Dans ce premier état, la pression n'est pas uniformément répartie entre les unités de palier 52.
La semelle 35.1 appuie donc sur la partie mobile 54 correspondante. Cette partie mobile 54 se rapproche de l'embase 70 et comprime l'eau contenue dans la chambre 52.1 . Un écoulement d'eau circule alors de la chambre 52.1 vers les chambres voisines dont la chambre 52.2, ce qui est symbolisé par une flèche L74 à la figure 4.
Cet écoulement d'eau permet d'équilibrer les pressions régnant dans l'eau contenue dans les différentes chambres 52. Dans le deuxième état illustré à la figure 7, les surfaces de palier 31 .1 et 31 .2 reprennent des efforts F1 et F2 équivalents. Dans ce deuxième état, toutes les unités de palier 20, 20.1 et 20.2 sont à l'équilibre. L'ensemble de palier 8 compense ainsi les défauts géométriques et les défauts d'assemblage des pièces en mouvement relatif.
Les figures 8 et 9 montrent un ensemble de palier 108 conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. L'ensemble de palier 1 08 est semblable à l'ensemble de palier 8. La description de l'ensemble de palier 8 donnée ci-avant en relation avec les figures 1 A à 7 peut être transposée à l'ensemble de palier 1 08 des figures 8 et 9, à l'exception des différences mentionnées ci-après.
Une entité de l'ensemble de palier 1 08 qui est identique ou correspondante à une entité de l'ensemble de palier 8 porte la même référence numérique augmentée de 100. On définit ainsi un ensemble de palier 108, une épaisseur E1 13 de film d'eau, un support fixe 1 16, une unité de palier 1 20, un patin 130, une surface de palier 131 , des moyens de fixations 36, un rayon minimal R131 , un organe élastique 150, un axe X150, une chambre 1 52, une partie mobile 54, un bossage 156, une partie fixe 1 58, une embase 170, une gorge 172 et un joint torique 178. L'ensemble de palier 108 diffère de l'ensemble de palier 8 en ce que l'organe élastique 150 comprend une pièce épaisse formant la partie mobile 154 et la partie fixe 1 58 reliée par le bossage 156. La partie mobile 154 et la partie fixe 158 sont donc plus épaisses respectivement que la partie mobile 54 et la partie fixe 58. Cela permet le cas échéant de supporter des charges plus grandes.
L'organe élastique 150 et l'embase 170 sont constitués ou revêtus d'un matériau inoxydable, de sorte que les surfaces de l'organe élastique 150 et de l'embase 170 en contact avec l'eau comportent un matériau inoxydable pour résister à la corrosion par l'eau contenu dans la chambre 152.
Par ailleurs, l'ensemble de palier 108 diffère de l'ensemble de palier 8 en ce qu'au moins une unité de palier 120 comprend une butée 155 solidaire de la partie mobile 1 54. La butée 155 comporte une saillie 157 partiellement sphérique. La saillie 157 forme une liaison ponctuelle en rotule entre l'organe élastique 150 et l'embase 1 70. La butée 1 55 et la saillie 157 ont pour fonction de limiter la course de la partie mobile 154 pour limiter les contraintes mécaniques subies par le bossage 156 lors de ses déformations élastiques.
Par ailleurs, l'embase 170 comporte seulement le joint torique 178 pour rendre relativement étanche la chambre 152, mais pas de rondelle de type 76. En effet, l'étanchéité de la chambre 1 52 est aussi assurée par le serrage de la partie fixe 174 sur l'embase 170 au moyen de vis et par un usinage ajusté des surfaces en contact de la partie fixe 174 et de l'embase 170.
Selon d'autres modes de réalisation non représentés de l'invention :
- au lieu d'une collerette 13 monobloc avec l'arbre 12, la collerette peut être réalisée en deux parties, par exemple deux demi-collerettes juxtaposées axialement et/ou rapportées sur l'arbre ;
- l'ensemble de palier comprend entre 1 0 et 20 unités de palier de type 20,
21 ;
- une même surface de palier est liée à plusieurs parties mobiles appartenant respectivement à plusieurs unités de palier ; en d'autres termes, le patin est commun à tous les organes élastiques ; en particulier, une même surface de palier est liée à toutes les parties mobiles.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Ensemble de palier (8, 9) pour reprendre les efforts axiaux transmis par un arbre (12) d'hydrolienne (1 ) en rotation autour d'un axe de rotation (Χ-Χ'), l'ensemble de palier (8, 9) comprenant plusieurs unités de palier (30, 30.1 , 30.2, 31 ; 130, 131 ) réparties autour de l'axe de rotation (Χ-Χ'), chaque unité de palier (30, 30.1 , 30.2, 31 ; 130, 131 ) comportant :
- une embase (70 ; 170) fixe ;
- un organe élastique (50 ; 150) ayant une partie fixe (58 ; 158) solidaire de l'embase (70 ; 170) et une partie mobile (54 ; 154) globalement suivant une direction principale (X50 ; X150) des efforts (F1 , F2) à supporter ;
- une surface de palier (31 ; 131 ) adaptée pour délimiter avec l'arbre (12) un volume de réception d'un film liquide (E13), la surface de palier (31 ; 131 ) étant liée à la partie mobile (54 ; 154) de l'organe élastique (50 ; 150),
l'ensemble de palier (8, 9) étant caractérisé en ce que le film liquide (E13) est un film d'eau, en ce que le rayon minimal (R31 ; R131 ) de la surface de palier (31 ; 131 ) est compris entre 1 m et 3 m, en ce que l'organe élastique (50 ; 150) et l'embase (70 ; 170) délimitent au moins une chambre (52, 52.1 , 52.2 ; 152) contenant de l'eau, les surfaces de l'organe élastique (50 ; 150) et de l'embase (70 ; 170) en contact avec l'eau comportant un matériau inoxydable et en ce que l'ensemble de palier (8, 9) comprend en outre plusieurs conduites (74) adaptées pour faire circuler de l'eau, chaque conduite (74) étant agencée de façon à relier au moins deux chambres (52, 52.1 , 52.2 ; 152) entre elles, les conduites (74) et les chambres (52, 52.1 , 52.2 ; 152) définissant un circuit fermé qui s'étend autour de l'axe de rotation (Χ-Χ').
2. - Ensemble de palier (8, 9) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la partie mobile (54 ; 154) se déplace globalement suivant une direction (X50) parallèle à l'axe de rotation (Χ-Χ') et en ce que la ou chaque surface de palier (31 ; 131 ) est perpendiculaire à l'axe de rotation (Χ-Χ').
3.- Ensemble de palier (8, 9) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une surface de palier (31 ; 131 ) est liée à une seule partie mobile (54 ; 154).
4.- Ensemble de palier (8, 9) selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'une surface de palier (31 ; 131 ) est liée à plusieurs parties mobiles appartenant respectivement à plusieurs unités de palier (30, 30.1 , 30.2, 31 ; 1 30, 131 ).
5.- Ensemble de palier (8, 9) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de palier (31 ; 131 ) comporte un matériau de dureté supérieure à 800 Hv tel qu'un matériau céramique.
6. - Ensemble de palier (8, 9) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'embase (70 ; 170) comprend une plaque de forme globalement annulaire et en ce que chaque conduite (74) est formée par des perçages s'étendant dans l'embase (70 ; 170).
7. - Ensemble de palier (8, 9) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe élastique (50 ; 150) forme une membrane élastiquement déformable.
8. - Ensemble de palier (8, 9) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque chambre (52, 52.1 , 52.2 ; 152) comprend une portion de forme globalement torique à section circulaire ou non.
9. - Ensemble de palier (8, 9) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe élastique (50) comprend une plaque formée par une feuille telle qu'une feuille en acier inoxydable.
10. - Ensemble de palier selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'organe élastique (150) comprend une pièce formant la partie mobile (154) et la partie fixe (158).
1 1 . - Ensemble de palier selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'au moins une unité de palier (120) comprend une saillie (157) partiellement sphérique de façon à former une liaison ponctuelle entre l'organe élastique (150) et l'embase (170).
12. - Ensemble de palier (8, 9) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend entre 10 et 20 unités de palier (20, 20.1 , 20.2, 21 ; 1 20, 121 ), de préférence 16.
13. - Hydrolienne (1 ) comprenant une turbine équipée d'un arbre (12) mobile en rotation autour d'un axe de rotation (Χ-Χ'), l'hydrolienne (1 ) étant caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un ensemble de palier (8, 9) selon l'une des revendications précédentes.
14. - Hydrolienne selon la revendication 13, caractérisée en ce que le film d'eau a une épaisseur (E13) inférieure à 0, 10 mm, de préférence inférieure à 0,06 mm .
15.- Hydrolienne selon l'une des revendications 13 à 14, caractérisée en ce qu'elle comprend deux ensembles de palier (8, 9) selon l'une des revendications précédentes, les deux ensembles de palier (8, 9) étant coaxiaux à l'axe de rotation (Χ-Χ'), les deux ensembles de palier (8, 9) étant situés à distance l'un de l'autre de façon à définir un logement pour une collerette (13) de l'arbre (12).
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