Brevet FR2003737A1 — publié le 19691114

La présente invention concerne des perfectionnements aux dispositifs de lubrification de paliers à coussinets. Suivant l'invention, il est prévu, pour un palier à coussinet, un dispositif de lubrification composite comprenant un premier et un second circuit de lubrification ainsi qu'un distributeur, le premier circuit de lubrification comportant des moyens pour refouler du lubrifiant sous pression directement d'une source extérieure dans le palier, le second circuit de lubrification étant d;; type fermé à pompe à disque dans lequel un réservoir principal alimente le disque par l'intermédiaire du distributeur en vue du transfert de lubrifiant dans un réservoir auxiliaire assurant l'alimentation du palier, le distributeur réagissant à la dite pression de manière que, suivant que le premier circuit de lubrification fonctionne ou non, le distributeur soit maintenu respectivement fermé ou ouvert en vue dtiSterrompre ou d'établir un écoulement de lubrifiant entre le réservoir principal et le disque. L'expression "dispositif de lubrification du type à pompe à disque" est utilisée pour désigner un système de lubrification comportant un élément tournant appelé "disque" qui sert à transférer un lubrifiant liquide d'une certaine position dans une position plus élevée, le dispositif formant ainsi une pompe à disque. De préférence, le distributeur comprend un piston ou tiroir agencé pour coulisser dans un cylindre en réponse à la dite pression et en opposition à une force de rappel exercée par un ressort ou par gravité. Le piston peut se déplacer longitudinalement sur un tube qui traverse axialement le piston et qui transmet la pression à une face d'axtrémité du piston. De préférence, le circuit d'alimentation en lubrifiant du pa lier' à partir du réservoir auxiliaire comprend une soupape unidi rectiqnnelle agissant en réponse à l'établissement de la dite pression pour empêcher le lubrifiant du premier circuit d'être refoulé dans le réservoir auxiliaire. De préférence, le palier comporte au moins deux orifices d'entrée diamétralement opposés par lesquels le lubrifiant est introduit dans le palier, les deux orifices de la ou de chaque paire étant reliés entre eux par un canal dc liaison ménagé dans la partie fixe du palier. Le ou chaque canal de liaison peut avoir la forme dtune rainure ménagée dans la surface incurvée d'une partie du palier. De prélérence, le palier est pourvu au moins à une extrémité dsun élément collecteur agencé pour collecter le lubrifiant sortant par cette extrémité du palier et pour canaliser ce lubrifiant dans le réservoir principal. Classiquement, l'élément collecteur prévu à une extrémité du palier a la forme d'une gouttière incurvée. En variante, la'élément collecteur prévu à une extrémité du palier qui est adjacente au disque se présente sous forme d'une gouttière incurvée munie d'au moins un trou de dérivation par 11 intermédiaire duquel une fraction du lubrifiant collecté par la gouttière est fournie au disque. L'invention concerne également une machine munie d'un dispositif de lubrification composite selon l'invention. Les caractéristiques de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non-limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent - les Fig.1 et 2, respectivement une vue en élévation en coupe longitudinale et une coupe transversale, faite suivant la ligne IIa-IIb de la Fig.1, d'un palier à coussinet de type connu et muni d'un dispositif connu de lubrification du type à circuit fermé et à pompe à disque incorporée ;; - les Fig.3 et 4 des variantes apportées au dispositif de lubrification des Fig.1 et 2 de manière à permettre sélectivement une alimentation forcée du palier en lubrifiant sous pression à partir d'une source externe et une alimentation par un circuit de secours - la Fig.5, un schéma montrant la disposition générale d'une forme de dispositif de lubrification composite selon l'invention. Sur les Fig.1 et 2, on a représenté un palier à coussinet de type connu, qui est muni d'un dispositif de lubrification connu du type à circuit fermé et à pompe à disque incorporée, ce palier comprenant un support 1 sur lequel sont montés un élément supérieur 2, un élément inférieur 3 et un élément intérieur supérieur 4, les éléments 3 et 4 étant agencés de manière à entourer le coussinet 5 du type fendu horizontalement du tourillon d'un arbre 6. L'arbre 6 porte et entrain le disque 7 de la pompe du dispositif de lubrification. Le dispositif de lubrification est un système à circuit fermé. En conséquence, une certaine quantité d'huile de lubrification est contenue dans un réservoir principal 9 (formé à l'intérieur de ltélément 3), cette huile débordant, dans des conditions normales de marche, de façon à arriver par l'intermédiaire de deux conduits 10 similaires (munis de lèvres 11) dans le collecteur 12, orienté périphériquement, du disque 7. La rotation du disque 7 fait en sorte que le collecteur 12 transfère de l'huile verticalement vers le haut de manière que l'huile soit reçue dans un auget 13 qui la canalise dans un réservoir auxiliaire 14 (qui est situé en haut de et est formé par l'élément 4).A la sortie du réservoir auxiliaire 14, l'huile descend par gravité et par l'intermédiaire d'un conduit vertical 15 dans un conduit 16 orienté horizontalement et communiquant avec un orifice 17 par l'intermédiaire duquel de l'hui le est amenée aux surfaces du palier (bien que ceci ne soit pas mis en évidence sur la Fige19 la disposition est classiquement symétrique de sorte qu'il est également prévu des éléments 15, 16 et 17 similaires sur le côté diamètralement opposé du palier). L'huile s'échappe aux extrémités opposées 18, 19 du palier ; lthui- le qui sort par l'extrémité 19 tombe directement dans le réservoir principal 9 tandis que l'huile sortant par l'extrémité 18 s'écoule en direction des lèvres 11. Le volume 20 qui entoure le bord inférieur du disque 7 constitue une chambre de pompage de laquelle le disque 7 extrait de l'huile pour la transférer dans le réservoir auxiliaire 14. On va maintenant décrire le fonctionnement de ce dispositif de lubrification à circuit fermé. LOrsque l'arbre 6 commence à tourner, l'huile initialement transférée dans le réservoir auxiliaire 14 provient principalement de la chambre de pompage 20 par le bord extérieur 23 du disque 7. Cette huile n'est pas collectée par l'auget 14 mais elle franchit le bord 23 pour tomber dans le réservoir auxiliaire 14 à l'aide d'un déflecteur 24 en forme de coin qui est placé (dans une position adjacente à l'auget 13) à proximité étroite de la partie supérieure du disque 7. Après cette phase initiale, de l'huile est principalement transférée dans le réservoir auxiliaire 14 à l'aide du collecteur 12. Le dispositif atteint finalement une condition d'équilibre dynamique dans laquel le le débit d'huile fournie aux surfaces de palier est égal au débit sortant par les extrémités 18 et 19 du palier, des modifications de l'écoulement d'huile étant automatiquement compensées par des variations du débit de décharge ; dans une telle condition d'équilibre, le réservoir auxiliaire 14 est presque rempli d'huile et il constitue une réserve d'huile relativement grande qui est fournie (pàr gravité) aux surfaces de palier, le niveau d'huile dans le réservoir principal 9 étant situé légèrement au dessus des parties inférieures des conduits 10 de manière à obtenir un écoulement stable huile au dessus des lèvres 11 jusque dans le collecteur 12 ; le niveau d'huile dans la chambre de pompage 20 est approximativement égaL au niveau de la partie inférieure du bord extérieur 23 du-disque 7. Le dispositif de lubrification fonctionne correctement indépendamment du sens de rotation de l'arbre 6. C'est pour cette raison que le coussinet de palier 5 est fendu et alimenté en huile de chaque côté, par l'intermédiaire des orifices 17. En outre, il est prévu un déflecteur additionnel 24 (non-représenté sur la Fige2) dans la position symétrique opposée à celle de la Fige2 Egalement, l'auget 13 est agencé pour extraire de l'huile du collecteur 12, indépendamment du sens de rotation du disque 7. (L'auget 13 est maintenu en position, avec un jeu relatif, à l'aide d'un plongeur 25 sollicité par ressort et logé dans un bossage 26 qui fait partie de 11 élément 4). Chaque chapeau d'extrémité 27 et 28 du palier comporte une cavité intérieure délimitant une chambre d'équilibrage de pression d'huile et reliée par des conduits appropriés au réservoir principal 9. Les éléments 29 et 30 (Fig.2) sont des voyants qui sont respectivement utilisés pour observer le niveau d'huile dans le réservoir auxiliaire 14 et le réservoir principal 9. Le réservoir auxiliaire 14 peut être muni d'un trop-plein se déchargeant dans le réservoir principal 9 ; ce trop-plein peut avoir toute forme appropriée mais on a représenté sur la Fig.3 un mode de réaLisation dans lequel le trop-plein comprend un passage vertical 33 s'étendant de la partie supérieure du réservoir 14 jusqu'au réservoir 9. Le dispositif de lubrification du type à circuit fermé et à pompe à disque incorporée décrit en référence aux Fig.1 et 2 présente des avantages, en particulier pendant la période de démarrage et d'arrêt de rotation de l'arbre 6 mais, dans certaines conditions de fonctionnement, par exemple pour une température ambiante élevée ou pour une grande vitesse de rotation, la chaleur engendrée par frottement sur la surface de palier et l'échauffement provoqué par interaction du disque et du lubrifiant sont si élevés qu'ils ne peuvent pas être seulement dissipés par circulation du lubrifiant dans le palier.Dans ces conditions, il est intéressant de prévoir un palier muni d'un double circuit de lubrification de façon que, en marche normale, le palier soit alimenté directement en lubrifiant sous pression par circulation forcée à partir d'une source externe (l'écoulement d'huile arrivant dans le palier étant relativement plus efficace pour évacuer la chaleur produite) tandis que, lorsque la pression de ce circuit de lubrification diminue pour une cause ou pour une autre, mi distributeur intervient pour mettre en service un circuit de lubrification du type à pompe à disque qui fonctionne comme système de secours.Cependant, on a rencontré des difficultés pour réaliser un double circuit de lubrification de ce type qui soit d'un fonctionnement sûr et l'invention a en conséquence pour objet de fournir un dispositif de lubrification d'une fiabilité correcte, qui est appelé dans la présente description "dispositif de lubrification composite". Avec le dispositif de lubrification composite selon lXinven- tion, le palier à coussinet des Fig.1 et 2 est d'abord modifié comme indiqué sur la Fig.3, en ce qu'une source externe (non-représentée et qui peut etre une pompe sous.pression entraînée par l'arbre 6) de lubrifiant (huile) sous pression est reliée à des conduits d'alimentation 34 et 35 ménagés dans les éléments 3 et 4 de façon que de l'huile soit également fournie au conduit 16 orienté horizontalement. En outre, il est prévu une soupape unidirectionnelle 36, par exemple un clapet à billes, de préférence formée de d'une matière plastique et placée dans le conduit vertical 15.La disposition est telle que, lorsque la pression d'huile de la source externe tombe à une valeur faible, la soupape 36 s'ouvre de manière à permettre un transfert par gravité de 1 'hui- le contenue dans le réservoir auxiliaire 14 jusqu'au passage 16 et par conséquent jusqu'aulx surfaces de palier, en maintenant ainsi en service la pompe du type à disque du circuit de lubrification de secours, comme décrit plus haut ; cependant, lorsque la pression d'huile de la source externe reprend une valeur relativement élevée, cette pression ferme la soupape 36 en coupant l'alimentation en huile du réservoir 14 et de l'huile est fournie au passage 16 (et par conséquent aux surfaces de palier) par la source externe. Il est évident que, lorsque la source externe fournit de l'hui- le aux surfaces de palier, le circuit fermé (comme décrit ci-dessoue du circuit de lubrification à pompe à disque est perturbé, du fait que dans ce cas une quantité additionnelle d'huile est constamment introduite dans le circuit.En particulier, du fait de la pression relativement élevée de cette quantité additionnelle d'huile fournie aux surfaces de palier, une quantité accrue d'huile passe dans le palier et sort à ses extrémités 18 et 19, ce qui a tendance à faire monter rapidement les niveaux d'huile respectivement dans la chambre de pompage 20 et dans le réservoir principal 9 et il est par conséquent nécessaire d'abord d'empêcher, ou d'étrangler aussi fortement que possible (voir ci-dessous), un écoulement d'huile de lSextrémité 18 de palier jusqu'à la chambre de pompage 20 et dtem- pêcheur, ou d'étrangler aussi fortement que possible, l'écoulement d'huile entre le réservoir principal et le collecteur 12 par l'intermédiaire du passage 10 (dans les deux cas, pour que les pertes par frottement précitées puissent être réduites ou supprimées) et en second lieu de permettre un débordement de l'huile à partir du réservoir principal 9o Pour permettre à l'huile de déborder du réservoir principal 9, on peut prévoir un trop-plein approprié (non-représenté sur les Fig.1 à 4), par exemple un tube de trop-plein ou bien un déversoir qui permettent dans l'un ou l'autre cas la décharge d'huile dans un bac (non-représenté sur les Fig.1 à 4), à partir duquel la source externe peut aspirer de 11 huile. Le niveau de trop-plein du réservoir principal 9 peut être choisi soigneusement de manière que le réservoir conserve une quantité suffisante d'huile pour assurer une lubrification effective par l'intermédiaire de la pompe à disque lors de la mise en route et de l'arrêt de la machine et lorsque l'alimentation externe en huile n'est plus disponible. Les deux difficultés restantes peuvent être éliminées en modifiant encore l'appareil des Fig.1 à 3 de la façon représentée sur la Fig.4. Sur la Fige4, l'écoulement d'huile sortant de l'extrémité 18 du palier est intercepté par un élément collecteur se présentant sous forme dsune gouttière incurvée 39 agencée pour faire arriver l'huile collectée, par l'intermédiaire de deux conduits similaires 40, dans le réservoir principal 9. La gouttière 39 peut être munie d'au moins un trou de dérivation 41 par l'intermédiaire duquel une fraction de l'huile collectée par la gouttière peut passer sur la lèvre 11 du conduit 10 pour pénétrer ensuite dans le collecteur 12 en vue de lubrifier les surfaces de contact entre le disque 7 et l'auget 13 (dans des conditions qui seront définies dans la suite, lorsque le circuit de lubrification de secours est empêché de fonctionner). En outre, comme indiqué sur la Fig.4, l'écoulement d'huile sortant du réservoir principal par l'intermédiaire du conduit 10 aboutissant au collecteur 12 est contrôlé à 11 aide d'un distributeur désigné par 42 et placé à l'entrée du conduit 10 (sgil est prévu plus d'un conduit 10, un distributeur correspondant 42 séparé est prévu pour chacun des dits conduits).Le distributeur 42 comprend un piston cylindrique 43 coulissant axialement dans un cylindre 44 en opposition à la poussée d'un ressort 45, le piston étant agencé pour se déplacer sur un tube 46 qui s'étend longitudinalement à l'intérieur du cylindre et qui canalise l'huile dans une chambre 47 située en dessous de ltextrémité du piston à partir d'un passage 48 communiquant avec le passage 16 (Fig.3). Dans la zone entourant le ressort 45, le cylindre est muni d'orifices 49 et 50 sur des cotés opposés. Le distributeur 42 fonctionne de la manière suivante. Lorsque la pression de l'huile débitée par la source externe devient faible, le ressort 45 refoule le piston 43 dans la position-limite -représentée sur la Fig.4 de manière que de l'huile puisse sortir du réservoir principal 9 pour arriver par l'intermédiaire des orifices 49 et 50 et du passage 10 dans le collecteur d'huile 12. Cependant, lorsque la pression d'huile dans le passage 16 (Fig.3) devient relativement élevée, cette pression est transmise à la chambre 47 (piu.4) et elle refoule le piston 44 vers le haut en opposition à la poussée du ressort 45, de manière à obturer l'orifice 49 et par conséquent à fermer efficacement le conduit 10, le mouvement du piston 44 étant limité par une butée 51 prévue sur le tube 46. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le conduit 48 (Fig.4) et le conduit 16 (Fig.3) communiquent entre eux par un canal de liaison 52 (Fig.4) qui relie (soit au dessus, soit en dessous du palier) deux orifices d'entrée diamètralement opposés (similaires à 17, Fig.2) à l'aide desquels l'huile est fournie au palier ; le canal 52 peut déboucher dans une rainure 53 ménagée dans la surface incurvée de ltélément de palier 3. Pour mieux expliquer l'invention, on va se référer au schéma de la Fig05 qui montre l'agencement général du dispositif de lubri fication composite selon l'invention. Le circuit fermé de lubrification à pompe à disque incorporée comprend le réservoir principal 9, le distributeur 42 représenté en position d'ouverture, le disque 7 associé à la chambre de pompage 20, le déflecteur 24 en forme de coin et l'auget 13, le réservoir auxiliaire 14 à partir du quel l'huile arrive, par l'intermédiaire de la soupape unidirectionnelle ouverte 36, dans le canal de liaison 52 et dans les orifices 17, et par conséquent aux surfaces de palier; l'huile qui sort des extrémités opposées du palier est récupérée par les collecteurs 39 et 39A et est renvoyée au réservoir principal 9 Ce circuit fonctionne comme décrit plus haut en référence aux Fig.1 et 2.L'autre circuit de lubrification comprend une source externe se présentant sous forme d'une pompe sous pression 100 qui aspire de 11 huile à partir du bac 101 et qui la refoule directement et sous pression en direction du passage de liaison 52 et des orifices 17 ; cette pression provoque la fermeture de la soupape unidirectionnelle 36 et du distributeur 42, ce qui coupe le circuit de lubrification du type à pompe à disque, excepté en ce qui concerne un écoulement résiduel d'huile par l'intermédiaire du trou de dérivation 41. L'huile du réservoir auxiliaire peut déborder dans le passage 33 jusque dans le réservoir principal 9 et l'huile se trouvant dans le réservoir principal 9 peut déborder par l'intermédiaire d1un conduit de trop-plein 102 dans le bac 101. La description qui précède a été donnée à titre non-limitatif et d'autres variantes peuvent etre envisagées sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICA'IIONS 1. Dispositif de lubrification composite pour palier à coussinet, caractérisé en ce qu'il comprend un premier et un second circuit de lubrification ainsi qu'un distributeur, le premier circuit de lubrification comprenant des moyens pour refouler du lubrifiant sous pression directement d'une source extérieure dans le palier, le second circuit de lubrification étant un circuit fermé du type à pompe à disque dans lequel un réservoir principal alimente le disque par l'intermédiaire du distributeur en vue du transfert du lubrifiant dans un réservoir auxiliaire assurant l'alimentation du palier, le distributeur réagissant à la dite pression de manière que, suivant que le premier circuit de lubrification est en service ou non, ce distributeur soit maintenu respectivement fermé ou ouvert en vue d'interrompre ou d'établir l'écoulement de lubrifiant entre le réservoir principal et le disque. 2. Dispositif de lubrification conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le distributeur comprend un piston agencé de manière à coulisser dans un cylindre en réponse à la dite pression et en opposition à une force de rappel. 3. Dispositif de lubrification conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que le piston se déplace longitudinalement sur un tube traversant axialement le piston et transmettant la pression à une face d'extrémité du piston. 4. Dispositif de lubrification conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les conduits transmettant le lubrifiant du réservoir auxiliaire au palier comprennent une soupape unidirectionnelle réagissant à la dite pression pour empêcher le lubrifiant en provenance du premier circuit d'être refoulé dans le réservoir auxiliaire. 5. Dispositif de lubrification conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le palier comporte au moins deux orifices d'entrée diamètralement opposés à l'aide desquels du lubrifiant est introduit dans le palier, les deux orifices de la ou de chaque paire étant reliés entre eux par un canal de liaison ménagé dans la partie relativement fixe du palier. 6. Dispositif de lubrification conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que le ou chaque canal de liaison a la forme d'une rainure ménagée dans la surface incurvée d'une partie de palier fixe. 7. Dispositif de lubrification conforme à l'une des revendications précedenteÜ, caractérisé en ce qu'il est pourvu au moins à une de ses extrémités dgun collecteur agencé pour collecter le lubrifiant sortant à la dite extrémité du palier et pour décharger ce lubrifiant dans le réservoir principal. 8. Dispositif de lubrification conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que le collecteur prévu à une extrémité du palier se présente sous forme d'une gouttière incurvée. 9. Dispositif de lubrification conforme à la revendicition 7, caractérisé en ce que le collecteur prévu à l'extrémité du palier adjacente au disque a la forme d'une gouttière incurvée munie d'au moins un trou de dérivation par l'intermédiaire duquel une fraction du lubrifiant collecté par la gouttière est transmise au disque.