Brevet FR2028316A1 — publié le 19701009

V 70 0123a , 2028316 La présente invention esrfc ^relative à un palier fluide, et concerne plus particulièrement un palier annulaire entourant coa— xialement un arbre tournant, ledit arbre étant en un matériau qui a un coefficient de dilatation notablement différent de celui du-5 dit palier. L'invention se propose de résoudre le problème du maintien d'un jeu relativement constant entre l'arbre et le palier malgré leurs dilatations et contractions relatives dues aux changements de température, et concerne plus spécialement, mais non exclusi— .10 -yement, la solution de ce problème dans le cas d'un arbre métallique disposé coaxialement à l'intérieur d'un palier en un matériau céramique, tel le nitrure de silicium, ayant un coefficient de dilatation très petit. Selon l'invention, le palier fluide comporte un eorps de pa-15 lier annulaire entourant l'arbre eoaxialement, et une bague montée eoaxialement sur l'arbre et solidaire en rotation de celui-ci, le corps de palier, la bague et l'arbre ayant également le même axe qu'un jeu ménagé entre le corps de palier et la bague, ces derniers étant en des matériaux ayant des coefficients de. dilata-20 tion égaux ou voisins, eux-mêmes différents de celui de l'arbre, la bague ayant une section axiale identique à celle d'un tronc de cône circulaire droit dont le sommet serait situé sur l'axe longitudinal de l'arbre et étant disposé dans un logement annulaire de forme complémentaire ménagé sur l'arbre, la tangente de l'angle 25 entre les parois latérales tronconiques de la bague et du logement et l'axe longitudinal de l'arbre étant égale au quotient du rayon moyen de la bague par la demi-longueur axiale moyenne dé celle-ci, des moyens étant prévus pour rendre l'une des parois latérales du logement séparable du reste de l'arbre et permettre d'introduire 30 et de fixer la bague dans le logement ou de l'enlever de celui-ci. Les moyens pour rendre séparable l'une des parois latérales du logement peuvent être un collier monté sur une portion de l'arbre, constituant l'une de ces parois latérales, et maintenu axia-ïement solidaire de l'arbre par des moyens de blocage amovibles. 35 Selon une autre réalisation les moyens pour rendre séparable l'une des parois latérale du logement peuvent revêtir la forme d'une tête munie d'un embout mâle qui peut être introduit et fixé dans un embout femelle ménagé dans l'extrémité correspondante de 1 ' arbre. 40 Un palier fluide suivant l'invention va maintenant être dé 70 01230 2 2028316 crit ci—après à titre d'exemple en référence à la figure ci—jointe qui en représente une section axiale. le palier comporte un arbre 1 dont une partie 2 de plus petit diamètre définit la face cylindrique 3 d'un logement annu-5 laire. Ce logement est également défini par un épaulement tron-conique 4 qui relie les deux parties 1 et 2 de l'arbre et par la surface tronconiquè 5 d'un collier amovible 6. le collier 6 est retenu de tout mouvement axial vers la droite, comme on le voit sur la figure, par un circlip 7 ou tout autre moyen de blocage 10 fixé dans un logement annulaire ménagé dans la partie 2 de l'arbre. le logement annulaire défini par les surfaces 3{ 4 et 5 a une section axiale identique à celle d'un tronc de cône circulaire droit quiaurait son sommet en X sur l'axe longitudinal Y de l'arbre 1, qui est l'axe de rotation de cet arbre, le logement 15 3, 4, 5 contient une bague annulaire 8 dont la section axiale est également celle d'un trône de cône 'circulaire droit dont le sommet serait en X et l'angle au sommet le même que pour le logement, le logement a donc une forme complémentaire de celle"de la bague. Pour introduire la bague 8 dans le logement, on enlève le circlip 20 7 et le collier 6, puis on les remet lorsque la bague est en place. Elle est alors maintenue immobile axialement et en rotation par rapport à l'arbre 1 grâce à la surface tronconiquè 9 du collier 6. Entourant coaxialement l'arbre 1 et la bague 8 est disposé un corps de palier annulaire 10 du même ou d'un autre maté-25 riau que la bague 8 mais ayant un coefficient de dilatation égal à celui de la bague ou voisin de celui-ci. TJn jeu 11 est ménagé entre le corps de palier 10 et la bague 8. le corps de palier 10 fait partie de l'ensemble fixe du palier, l'arbre 1, avec la bague 8 qui lui est solidaire, constitue l'ensemble tournant du pa-30 lier. L'arbre 1 est en acier ou en un autre matériau métallique et, dans le cas de très hautes températures de fonctionnement comme pour les turbines à gaz, la bague 8 et le corps de palier 10 sont avantageusement en un matériau céramique, par exemple en nitrure 35 de silicium. Un tel matériau a un très petit coefficient de dilatation par rapport à celui de l'acier ou d'un autre matériau métallique. C'est pourquoi, lorsque l'arbre se dilate relativement à -la bague au fur et à mesure de l'augmentation de la température de travail, se pose le problème suivant : comment maintenir à peu 40 près constantes les forces de serrage sur la surface tronconiquè 9. L'invention se propose de-^résoudre ce problème en donnant aux faces troneoniques du logement et de la bague un angle d'incli-naison Q sur l'axe longitudinal Y de l'axe défini par tg 0 = ^ , où, comme on lç voit sur la figure, R est le rayon moyen de la 5 bague et du logement, et L est la demi-longueur axiale moyenne de la "fcague et du logement. Si l'on choisit convenablement cet angle 0 , l'arbre pourra en se dilatant par rapport à la bague, maintenir relativement constantes les forces de serrage sur la surface tronconiquè 9. 10 Ceci va apparaître en calculant le quotient du rayon moyen par la demi-longueur moyenne du logement lorsque la température aura augmenté de T°, le coefficient de dilatation du\matériau de l'arbre étant C1 et celui du matériau de la bague étant Cg. Le rayon moyen du logement sera donc E (C^ - Cg) T et la demi-longueur 15 moyenne du logement sera L (G^ - C2) T. Le quotient du nouveau rayon moyen par la nouvelle demi-longueur moyenne sera donc S (^1 ~ C2^ ^ _ — , qui est égal à tg 0 . L (C1 - C2) T ~ L ïg 9 restera donc constante quelles que soient les valeurs 20 des coefficients de dilatation des matériaux de l'arbre et de la bague, même si le matériau ayant le plus grand coefficient de dilatation est utilisé pour la bague et le matériau ayant le plus petit coefficient de dilatation pour l'arbre. Si le matériau du corps de palier 10 a un coefficient de dilatation voisin ou peu 25 différent de celui du matériau de la bague 8, le jeu 11 restera" à peu près constant, malgré une grande dilatation relative de l'arbre. Au lieu d'utiliser un collier 6 et un circlip 7, la surface 5 du logement peut être portée par une tête amovible susceptible 30 d'être fixée à l'extrémité de la partie 2 de l'arbre. Un mode de réalisation possible serait de munir la tête d'un embout mâle qui pourrait se visser dans un embout femelle fileté ménagé à f l'extrémité de la partie 2 de l'arbre. ORIGINAL' 70 01230 4 2028316 REYEMPICAIIOHS 1 - Palier fluide comprenant un corps de palier annulaire entourant l'arbre coaxialement, caractérisé en ce qu'une bague (8) est montée coaxialement sur l'arbre (1) et solidaire en rota-5 tion de celui-ci, un Jeu étant ménagé entre le corps de palier (10) et la bague (8), le corps de palier (10) et la bague (8) étant en des matériaux ayant des coefficients de dilatation égaux ou voisin», eux-mêmes différents de celui de l'arbre, la bague ayant une section axiale identique à celle d'un tronc de oêtie cirou-10 laire droit dont le sommet (I) aérait situé sur l'axe longitudinal (T) de l'arbre et étant disposée dans un logement annulaire (3» 4,5) de forme complémentaire ménagé sur l'arbre, la tanganta de l'anglefG )entre les parois latérales tronaoniques de la tangue (8) et du logement et l'axe longitudinal de l'ajrbre étant égale 15 au quotient du rayon moyen de la bagne par la deai-longuewr axiale moyenne de celle-ci, des moyens (6) étant prévus peur rendre l'une des parois latérales du logement Séparabli An Mate de l'arbre et permettre i'introduir* et de fiwur la toijp» êm» le la* gement eu de 1'enlever de o«lui-ei. ^ 20 2 - Palier fluide suivant la revendication 1, caractérisé en aé que les moyens pour rendre séparable l'une âaa parois latérales du logement sont un oollier (6) monté sur une portion de l'arbre (1), constituant l'une de ces parois latérales, et maintem axia-lement solidaire de l'arbre par des moyens de blooage amovibles 25 (7). 3 - Palier fluide suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour rendre séparable l'une des parois latérales du logement revêtent la forme d'une ttte manie d'un embout mile qui peut être introduit et fixé dans un embout femelle ménagé 30 dans l'extrémité correspondante de l'arbre. 4 - Palier fluide suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de palier et la bague sont en un matériau cérami-que, tel que le nitrure de silicium. fîAD ORIGINAL