Brevet FR2046771A1 — publié le 19710312

La présente invention concerne un palier hydrostatique pour-. vu de poches ou chambres prévues dans la surface de glissement du corps de palier, chargées d'huile sous pression par l'intermédiaire de passages capillaires. 5 Des paliers hydrostatiques sont connus et utilisés de pré férence dans les machines-outils sous la forme de paliers radiaux et axiaux ainsi que sous forme de guides pour chariots de machines et d'écrous hydrostatiques pour broches filetées de transport, les paliers hydrostatiques fonctionnent par le fait que, entre les 10 surfaces d'application de pièces mobiles l'une par rapport à l'autre, est formé un film d'huile résistant à la pression maintenu même en cas de variations de charge et qui s'oppose à un contact direct entre les deux surfaces d'application. Pour un fonctionnement, sans incidents de paliers hydrostati-15 ques, on a constaté comme judicieux, soit d'alimenter chaque chambre de palier soumise à la pression, par une pompe propre, soit de prévoir pour toutes les chambres de palier une pompe à huile sous pression commune, auquel cas il est prévu, en amont de chaque chambre de palier, une résistance hydraulique particulière. 20 Comme résistances hydrauliques en amont des chambres, on peut prévoir soit des diaphragmes, soit des conduites capillaires. Cependant, les diaphragmes se sont montrés désavantageux. Ils constituent, en effet,, une résistance hydraulique indépendante de la viscosité du fluide, tandis que le palier hydrostatique possède 25 lui-même une résistance qui, en raison des conditions laminaires de l'écoulement, est dépendante de la viscosité du fluide. Etant donné que le palier est connecté en série avec le diaphragme, dans le cas de variations de température et de viscosité de l'huile, il se produit également une variation du rapport entre la résistance 30 amont du diaphragme et la résistance du palier, rapport qui est d'importance-primordiale pour les propriétés du païïer hydrostatique. Cet inconvénient disparaît avec l'emploi de conduits capillaires comme résistances en amont du palier, car ces capillaires présentent une valeur de résistance qui est également dépendan-35 te de la viscosité, le rapport des résistances reste par conséquent toujours constant lors de l'emploi de capillaires comme résistances amont, même dans le cas de variations de la viscosité de l'huile. Une autre raison pour l'emploi fréquent de capillaires 70 21552 comme résistances en amont des chambres de palier réside en ce que le diamètre d3'ouverture des capillaires est nettement plus grand que celui des diaphragmes de résistance hydraulique identique, de sorte que le risque d1 obturation du passage est réduit. 5 Cependant, les paliers hydrostatiques connus équipés avec des conduits capillaires présentent l'inconvénient qu'il est nécessaire de prévoir un branchement de raccord de chaque chambre de palier avec l^fcube capillaire. Les tubes capillaires doivent alors posséder, de point de vue de leur diamètre et de leur longueur, des 10 valeurs adaptées avec précision aux caractéristiques spéciales de chaque palier, ce qui donne lieu, pour chaque genre et chaque type de palier, à des calculs importants. D'autre part, la dépense d'installation, dans les paliers hydrostatiques connus, est importante, étant donné que, pour un palier avec, par exemple, quatres cham-15 bres, il faut prévoir également quatre raccords. La présente invention a pour but de simplifier la construction et le montage de paliers hydrostatiques, en constituant ceux-ci de telle manière qu'ils soient incorporables sous forme de pièces unitaires finies complètes, sans nécessiter de perçages de carter 20 pour la réalisation des .canaux d'amenée d'huile sous pression. Le palier de l'invention est caractérisé en ce que les conduites capillaires sont constituées par degWbes capillaires montés, par une extrémité, à joint étanche sur les canalisations d'amenée aux chambres de palier, et débouchent, par l'autre extrémité, dans 25 un canal commun d'amenée d'huile sous pression. Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est prévu que l'autre extrémité des tubes capillaires s'avance librement à l'intérieur du canal d'amenée d'huile. L'entrée de l'huile sous pression dans les tubes capillaires s'effectue ainsi à leur extrémité 30 libre et l'huile sort à l'extrémité fixe pour s'écouler dans la chambre de palier. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les canalisations d'amenée aux chambres de palier sont disposées transversalement au canal commun d'amenéé d'huile sous pression, et les tubes 35 capillaires sont adaptés à la "forme du canal commun d'amenée et des canalisations d'amenée aux chambres de palier. La fixation des"tubes capillaires a lieu, conformément à 1*invention» par vissage dans les canalisations d'amenée aux chambres 2046771 70 21552 3 2046771 ou par soudage ou brasage dans des logements creux des canalisations d'amenée aux chambres. Suivant un mode de réalisation de l'invention, il est prévu que, dans le cas d'un palier radial, le canal d'amenée d'huile sous 5 pression est constitué par une rainure annulaire entourée par une bague, la bague formant en même temps le pourtour d'enveloppe du palier radial. Avec cette mesure, on obtient un montage particulièrement simple du palier hydrostatique, étant donné qu'on réalise d'abord la gorge annulaire, puis on réalise les canalisations d'ame-10 née aux chambres, par exemple comme perçages poinçonnés vers les chambres prévues, puis on fixe les tubes capillaires et finalement on peut fermer la gorge annulaire au moyen de la bague, emmanchée, le cas échéant, avec interposition de joints d'étanchéité. Dans le cas de paliers hydrostatiques, on a constaté, en outre, 15 comme défavorable que, dans le cas d'un palier hydrostatique avec plusieurs raccords individuels pour l'amenée d'huile sous pression^ l'augmentation de température produite dans les capillaires par chute de pression a pour effet un abaissement de la viscosité de l'huile sous pression. Cet effet ne peut pas être évité même par 20 intercalation, dans la conduite d'amenée d'huile sous pression, d'un agrégat de refroidissement. Etant donné que, dans le calcul du palier hydrostatique, on est parti d'une viscosité constante, il ae produit dans la pratique des écarts considérables par rapport aux valeurs de palier calculées théoriquement. Si l'on prévoit un agrégat 25 de refroidissement, on amène au palier de l'hmile sous pression déjà échauffée, ce qui augmente encore davantage, en pratique, les écarts. Bien que de ce fait un refroidissement préalable de l'huile de pression ne puisse, de toute manière, pas empêcher l'élévation de température causée par l'étranglement dans les capillaires, un 30 refroidissement trop important peut en outre provoquer la formation de buée pour certaines températures extérieures. Les paliers hydrostatiques, proprement dits, c'est-à-dire les surfaces de paliers qui glissent l'une sur l'autre sur un 'film d'huile, ne peuvent pas être refroidis dans une mesure suffisante, 35 dans les formes de réalisation actuellement connues. On connaît en fait des formes de réalisation, dans lesquelles sont prévues, dans les alésages de boîtier qui reçoivent les paliers, des gorges qui sont fermées de manière étanche par le palier lui-même. Si l'on fait 70 21552 4 2046771 circuler un liquide de refroidissement à travers ces gorges, une partie de la chaleur produite dans le palier peut être évacuée. Cependant l'inconvénient dans ce cas réside an ce que la réalisation de ces gorges dans l'alésage de palier fabriqué avec une très 5 grande précision est très coûteuse et soulève avec elle des problèmes d1étanchéité. Pour résoudre ces problèmes soulevés par le refroidissement, la présente invention assure, en outre, une possibilité de refroidissement des tubes capillaires ainsi que des surfaces de palier propre-10 ment dites. le palier hydrostatique de la présente invention est caractérisé en ce que, en plus du raccord de branchement pour le canal d'amenée d'huile sous pression, est prévu un autre raccord de branchement pour l'évacuation de l'huile sous pression qui n'est pas nécessaire 15 pour la charge des chambres de palier. Si l'on amène au palier hydrostatique un excès d'huile sous pression refroidie, la quantité d'huile en excès s'écoule devant les tubes capillaires et revient à la pompe à huile par l'autre raccord de branchement, de sorte que les tubes capillaires sont refroidis sur toute leur longueur. 20 Dans le cas de paliers radiaux, il est judicieux de disposer les deux raccords de branchement chacun sur un côté du palier hydrostatique opposé à l'autre raccord. Dans d'autres formes de palier, le second raccord de branchement doit être disposé de telle manière qu'un courant dtnlile passe entre les deux raccords le long de tous 25 " les tubes capillaires. Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est judicieux de prévoir que la soupape de limitation de pression pour le système d'alimentation d'huile est montée en aval du second raccord de branchement. Dans les formes connues de paliers hydrostatiques, cette 30 soupape de limitation de pression est montée en amont par rapport au palier hydrostatique. En vue d'obtenir une possibilité de refroidissement pour tous les emplacements de palier particuliers, il est prévu, conformément à l'invention, des canaux de refroidissement parcourus par l'huile 35 sous pression en direction du canal d'amenée d'huile sous pression. On obtient ainsi la possibilité de connecter les canaux de retour en dérivation sur le canal d'amenée d'huile. La connexion des canaux de refroidissement est alors judicieusement réalisée au raccord pour 70 21552 5 2046771 le canal d'amenée d1huile sous pression et au raccord pour l'évacuation de l'huile qui n'est pas nécessaire pour la charge des chambres de palier. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on peut cepen -5 dant prévoir également un circuit de fluide de refroidissement particulier pour les canaux de refroidissement. Etant donné que, dans ce cas, aucune liaison n'existe entre le circuit d'huile et le circuit de fluide de refroidissement, il est nécessaire de prévoir des raccords de branchement particuliers pour lramenée et pour 10 l'évacuation du fluide de refroidissement, le refroidissement, conforme à l'invention, des surfaces de palier, présente l'avantage que les gorges de refroidissement autrement nécessaires en pratique dans les alésages de réception et surfaces de réception de palier de mécanismes et de chariots coulissants de machines ne sont plus 15 nécessaires et que les problèmes de leur étanchéité n'existent plus. Enfin, l'invention prévoit que, pour chaque chambre de palier, est prévu un raccord de branchement obturable, accessible de l'extérieur. Ces raccords de branchement servent pour recevoir un appareil de mesure, de sorte que, de cette manière, la pression dans les diffé-20 rentes chambres du palier peut être mesurée dans l'état monté. la description se rapporte à des modes de réalisation du palier de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins armesés, dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe axiale à travers un palier hydro-25 statique radial ; la figure 2 est une vue en coupe par la ligne II-II de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en coupe d'une glissière de guidage hydrostatique ; la figure 4 est une vue en plan du dispositif de la figure 3 ; 30 les exemples de réalisation représentés dans les figures 5 à 9 sont pourvus d'installations de refroidissement : la figure 5 est une vue en coupe axiale à travers un palier hydrostatique radial ; la figure 6 est une vue en coupe par la ligne YL-Y1 de la figure 5 ; 35 la figure 7 est une vue en coupe par la ligne "VII-VII de la figure 5 ; la figure 8 est une vue en coupe d'une glissière de guidage hydrostatique, et 70 21552 6 2046771 la figure 9 est une vue en plan du dispositif de la figure 8. le palier hydrostatique radial représenté dans la figure 1 présente un corps de palier de hase cylindrique J_. Sur la paroi intérieure sont prévues au total' quatre, chambres de palier disposées 5 face à face 2. Sur la. paroi extérieure le corps de palier de hase présente, à une extrémité longitudinale, une butée 2 en forme de bride. Au milieu du corps de palier de base j_ est prévue une gorge annulaire de pourtour 4, qui est fermée au moyen d'une bague 5, qui est fixée sur la paroi extérieure du. corps de .palier de base J_ et 10 qui s'applique par une extrémité contre la butée 3- Entre le corps de palier J_ et la bague 5 sont prévues des garnitures d'étanchéité 6. La gorge annulaire 4 est alimentée en huile sous pression à partir d'une pompe non représentée, par un raccord de branchement 7 ainsi que des perçages 8 ,et 9. Pour diriger l'huile sous pression 15 dans les chambres de palier 2, il est prévu pour chaque chambre, un perçage J_0 dont l'extrémité tournée vers la gorge annulaire 4 présente un fraisage en creux jj,. Dans les perçages JJD sont fixés les tubes capillaires J_2. Cette fixation est effectuée par brasage, soudage ou par vissage, auquel cas, ce dernier mode de fixation est 20 préférable dans le cas de très gros paliers. Les tubes capillaires 12'sont adaptés à la forme du canal d'amenée d'huile sous pression formés par la gorge annulaire 4 ainsi qu'aux canalisations d'amenée aux chambres de palier constituées par les perçages 10. Lorsque la gorge annulaire 4 est chargée avec de l'huile sous 25-pression, cette huile pénètre à travers les extrémités libres 12a des tubes capillaires \2 dans ceux-cio Après un étranglement de pression correspondant, l'huile sous pression sort finalement dans les chambres de palier pour y former le film d'huile résistant à la -pression entre le palier radial et un arbre monté à l'intérieur du 30 palier radial (non représenté)« Le guidage de coulisseau représenté dangles figures 3 et 4 présente une construction analogue à la précédente. Le canal d'amenée d'huile sous pression se compose ici d'un, perçage longitudinal J_2 et de perçages 14 conduisant obliquement vers l'extérieur aux chambres 35 de palier J_5. A partir de ces chambres, des tubes capillaires J_6 sont introduits dans le perçage JJ3 et sont fixés par une extrémité dans les fraisages creux J_7 ou les perçages J_4. L'autre extrémité de chaque tube' s'avance librement dans le perçage 13. Si le perçage 70 21552 7 2046771 15 constituant le canal commun d'amenée d'huile sous pression est chargé en huile sous pression, par l'intermédiaire d'un raccord de "branchement J_8, à partir d'une pompe à huile, non représentée, cette huile pénètre dans les extrémités libres des tubes capillaires J_6 5 et, après un étranglement correspondant, elle sort dans la chambre de palier correspondante 5. Elle forme là un film d'huile résistant à la pression entre le palier et une autre surface plane de glissement (non représentée). Dans les autres exemples de réalisation représentés aux figures 10 5 à 9, les pièces corrëspondant à la représentation des figures 1 à 4 sont pourvues des mêmes chiffres de référence. Dans le cas du palier radial représenté dans les figures 5 à 7, il est prévu, dans le corps de palier de base J_, en direction de la gorge annulaire 4 servant de canal d'amenée d'huile sous pression, plusieurs canaux 15 de refroidissement 13a en forme de gorges, qui sont également reliés au raccord de branchement 7 par l'intermédiaire de perçages 10a et du perçage longitudinal 8. L'huile sous pression en excès, c'est-à-dire qui n'est pas nécessaire pour le film de palier, pénètre dans les rainures de refroidissement 15a et elle sort à 20 nouveau par un autre raccord 7a qui est disposé à l'opposé du raccord X- Dans ce but, les canaux de refroidissement 15a sont reliés par des perçages 10b et un perçage commun 8a avec cet autre raccord 7a. Ce dernier raccord sert à l'évacuation de l'huile sous pression et la ramène à la pompe ou à un récipient collecteur d'huile. En aval 25 du raccord 7a est montée une soupape de limitation de pression (non représentée). La gorge annulaire 4 est reliée également au perçage ■ 8a par un perçage 9a. Une partie de l'huile sous pression qui est amenée au palier hydrostatique pénètre dans les canaux de refroidissement 15a et 50 s'écoule, comme l'huile en excès, dans la gorge d'amenée d'huile sous pression 4 à travers le raccord 7a vers l'extérieur. Lors de l'écoulement de l'huile sous pression refroidie à travers le canal d'amenée d'huile 4, les capillaires J_2 sont alimentés en huile, et ils sont en.même temps refroidis sur toute leur longueur. L'huile 55 qui s'écoule dans les canaux de refroidissement 15a évacue la chaleur qui s'est formée dans les points de paliers individuels et s'oppose ainsi à ce que cette chaleur ne se propage vers l'extérieur, dans des parois voisines de mécanismes ou analogues- 70 21552 8 2046771 Il existe également la possibilité de constituer une amenée de fluide de refroidissement pour les canaux de refroidissement 15a séparée du circuit d'huile sous pression. Dans ce cas, il est nécessaire de prévoir deux autres raccords de branchement, notamment 5 pour l'entrée du fluide de refroidissement et pour sa sortie. Le rendement de refroidissement d'une telle disposition est plus élevé que dans le cas de la disposition représentée dans la figure 6, avec un circuit de dérivation sur le circuit d'huile sous pression. Dans la figure 7, on voit qu'à chaque .chambre de palier 2,. 10 est affecté un autre raccord de branchement 20 qui est fermé dans le cas normal par un bouchon (non représenté) et qui est relié, à travers des perçages 21_ et 22, aux chambres de palier 2. Si l'on retire le bouchon et qu'on monte à sa place un appareil de mesure de pression ainsi relié au raccord 20, on peut mesurer, à l'état monté 15 du palier, la pression régnant dans chacune des chambres du palier. Le guidage de coulisseau hydrostatique représenté dans les figures 8 et 9 présente une construction analogue à celle qui vient d'être décrite. Le canal d'amenée d'huile sous pression se compose ici d'un perçage à partir duquel des perçages obliques J_4 20 conduisent aux chambres de palier 1_5o A partir de ces chambres, des tubes capillaires 1_6 sont introduits dans le perçage JJ5 et fixés par une extrémité dans les fraisages en creux _T7 ou les perçages 14. L'autre extrémité s'avance librement dans le perçage 1j5. Si le perçage J_2 qui forme le canal commun d'amenée d'huile sous pression 25 est chargé, à travers un raccord de branchement J_8, avec de l'huile sous pression provenant d'une pompe (non représentée), l'huile pénètre dans les extrémités libres des tubes capillaires V6 et, après un étranglement correspondant, elle sort dans les différentes chambres de palier _1_5o Elle forme alors là un film d'huile résis-50 tant à la pression entre le palier et une autre surface plane de glissement (non représenté^. A l'opposé du raccord de branchement _18 est prévu, à l'autre extrémité du perçage 15, un autre raccord de branchement 18a en aval duquel est montée une soupape de limitation de pression. 55 Si l!on amène au guidage de coulisseau ou au perçage commun 15» un excès d'huile sous pression refroidie, cet excès d'huile s'écoule le long des tubes capillaires 16 et les refroidit ainsi sur toute leur longueur. Des perçages supplémentaires (non représentés) 70 21552 9 2046771 parallèles au perçage J_8, et servant de canaux de refroidissement peuvent être parcourus dans un circuit de dérivation en vue du refroidissement de l'huile sous pression. Le rendement de refroidissement peut également être augmenté au moyen d'un système de 5 refroidissement séparé, c'est-à-dire sans liaison entre les canaux de refroidissement et le canal d'amenée d'huile sous pression 15» Dans ce cas, il est naturellement nécessaire de prévoir deux autres raccords de branchement, l'un pour l'amenée du fluide de refroidissement, et l'autre pour son évacuation. A chaque chambre de 10 palier Jjj, est affecté un raccord de branchement JJ3, accessible de l'extérieur, qui est en liaison avec la chambre J_5 par l'intermédiaire de perçages 20a. Les raccords _1_9 sont normalement obturés par un bouchon (non représenté). Si l'on retire ce bouchon et monte à sa place sur le raccord _1_g un appareil de mesure de pression, on 15 peut mesurer la pression intérieure dans chacune des chambres, le guidage de coulisseau étant à l'état monté. 70 21552 10 2046771 -REVENDICATIONS- 1. Palier hydrostatique, du type comportant des chambres de palier prévues dans la surface de glissement du corps de palier, et chargées sn huile sous pression à travers des canaux capillaires, 5 caractérisé en ce que les capillaires sont constitués par des tubes capillaires raccordés, par une extrémité, à joint étanche, avec les canalisations d'amenée d'huile aux chambres dé palier et engagés, par l'autre extrémité, dans un canal d'amenée d'huile sous pression commun à toutes les chambres du palier» 10 2. Palier hydrostatique suivant la revendication 1, caractéri sé en ce que l'autre extrémité de chaque tube capillaire s'avance librement à l'intérieur du canal commun d'amenée d'huile sous pression. 3. Palier hydrostatique suivant la revendication 1 ou 2, 15 caractérisé en ce que les canalisations d'amenée aux chambres de palier sont montées transversalement au canal commun d'amenée d'huile sous pression et que les tubes capillaires sont adaptés à la forme et la disposition du canal commua d'amenée d'huile et des canalisations d'amenée aux chambres de palier. 20 4. Palier hydrostatique suivant l'une quelconque des revendi cations 1, 2, 3, caractérisé en ce que les tubes capillaires sont fixés par vissage sur les canalisations d'amenée des chambres de palier. 5. Palier hydrostatique suivant l'une quelconque des revendi-25 ' cations 1, 2, 3, caractérisé en ce que les tubes capillaires sont soudés par une extrémité dans des fraisages en creux des canalisations d'amenée d'huile des chambres de palier. 6. Palier hydrostatique suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, caractérisé en ce que les tuyaux capillaires sont 30 brasés par une extrémité dans des fraisages en-creux des canalisations d'amenée, d'huile des chambres de palier. 7. Palier hydrostatique suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, caractérisé en ce que dans un palier radial, le canal commun d'amenée d'huile sous pression est constitué 35 par une gorge annulaire entourée par une bague qui forme en même temps l'enveloppe extérieure du palier„ 8o Palier hydrostatique suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, caractérisé en ce que, en plus du 70 21552 11 2046771 raccord de "branchement relié au canal commun d'amenée d'huile sous pression, est prévu un autre branchement destiné à l'évacuation de l'huile en excès qui n'est pas nécessaire à la charge des chambres de palier. 5 9. Palier hydrostatique suivant la revendication 8, caracté risé en ce que les raccords de branchement sont disposés sur des côtés opposés du corps de palier. 10. Palier hydrostatique suivant la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la soupape de limitation de pression nécessai- 10 re pour le système d'alimentation d'huile est montée en aval du * second raccord de branchement. 11. Palier hydrostatique suivant l'une quelconque des revendications 8, 9, 10, caractérisé en ce que des canaux de refroidissement parcourus par l'huile sous pression sont prévus en direction 15 du canal commun d'amenée d'huile sous pression. 12. Palier hydrostatique suivant la revendication 11, caractérisé en ce que les canaux de refroidissement forment un circuit dérivé du canal d'amenée d'huile sous pression. 13. Palier hydrostatique suivant la revendication 11, carac- 20 térisé par un circuit de refroidissement spécial pour les canaux de refroidissement. 14. Palier hydrostatique suivant l'une quelconque des revendications 8, 9, 10, 11, 12, 13, caractérisé en ce qu'un raccord de branchement particulier, obturé par un bouchon amovible 25 accessible de l'extérieur, est prévu pour chaque chambre de palier.