Brevet FR2276878A1 — publié le 19760130

La présente invention concerne une installation de montage et d'entratnement du récipient d'une centrifugeuse, telle qu'une centrifugeuse de filature, pour tourner, de préférence dans un gaz et notamment dans l'air ambiant, et principalement pour placer le récipient selon un axe vertical. La vitesse de rotation des récipients, en régime nominal, est, par exemple égale à 30000, 50000 ou 100000 tours par minute. Dans le cas d'une centrifugeuse, le récipient est souvent appelé pot ou tête alors que dans le cas d'une machine à filer par centrifugation, encore appelée machine à filer à bout libéré, le récipient de filage est appelé rotor. Dans ce qui suit, on utilisera le terme récipient, étant bien entendu que ce terme recouvre les différentes applications ci-dessus et d'autres encore. Il est connu (DOS 2 108 590), de monter le récipient d'une centrifugeuse à l'extrémité d'un arbre, de monter cet arbre dans des paliers et de l'entrainer. I1 s'agit, dans ces conditions, d'un montage qui est très en porte à faux, sur l'axe, par rapport à l'extension axiale du récipient, et de même, pour le dispositif d'entratnement; de plus, cette solution est très onéreuse. Vu dans le sens de l'axe à partir du récipient, on a un palier radial élastique pour l'arbre, un moteur électrique entraînant l'arbre et un palier axial pour l'arbre; entre le récipient et le palier radial, il est encore prévu un palier de secours.A côté de l'encombrement important et des moyens constructifs considérables qui sont mis en oeuvre, cette installation présente deux autres inconvénients notables : le moment d'inertie et la résistance aux frottements des gaz ou de l'air de l'ensemble du rotor, sont très grands du fait du rotor proprement dit et des autres organes tournants, à savoir du palier et de l'installation motrice. Cela est en contradiction avec L'exigence qui consiste à amener le récipient ou le rotor en un temps aussi court que possible à sa vitesse de rotation nominale, et de maintenir la puissance fournie par le moteur, aussi faible que possible en respectant la vitesse constante de rotation nominale. A cet effet, l'invention a pour but de créer une installation du type ci-dessus, dont le moment d'inertie soit réduit et dans lequel le frottement du gaz ou de l'air sur la surface extérieure de l'ensemble du rotor, soit aussi faible que possible. A cet effet, l'invention concerne une installation du type ci-dessus, caractérisée en ce que, à la périphérie du récipient, il est prévu un palier radial sans contact et au niveau d'une face frontale du récipient un moteur électrique d'entraînement, les parties mobiles de ces éléments incorporant les zones correspondantes du récipient. Pour le montage radial et pour ltentraSne- ment du récipient, on utilise la zone extérieure de cet organe, c'est-à-dire que la zone périphérique du récipient constitue une zone de coopération ou de réaction pour le palier radial et la zone frontale du récipient constitue la zone de réaction pour un moteur électrique. Selon l'invention, le moyen servant de palier et le moyen servant d'entraSnement, ne font pas apparaître de moment d'inertie, et ne créent pas une surface extérieure sensible aux frottements du gaz ou de l'air. Seuls le moment d'inertie et la surface de frottement au gaz et à l'air du récipient, qui existe- raient également dans d'autres conditions, ne peuvent être évités. L'invention offre également l'avantage que l'extension axiale de l'ensemble de l'installation formée du récipient et du palier, avec le moyen d'entraînement, est considérablement plus faible que dans les centrifugeuses connues. les moyens constructifs mis en oeuvre sont également plus faibles. Le palier radial sans contact absorbe 1 es efforts parasites exercés par l'organe tournant, et, en cas de montage à axe horizontal, ce palier reçoit, également, le poids du récipient et le cas échéant, le poids du contenu du récipient. Le palier radial est, de préférence, un palier électromagnétique. De façon générale, les électro-aimants sont répartis régulièrement à la périphérie du récipient, suivant une répartition fixe et, pour assurer le montage sans frottement, ils se trouvent à une certaine distance radiale de cette périphérie. Il peut, notamment s'agir de quatre électro-aimants. Selon l'invention, la zone périphérique du récipient, est utilisée au moins pour former un intervalle radial, c'est-à-dire la zone de coopération d'un palier radial. Lorsque le palier radial est un palier électromagnétique, cette zone périphérique constitue la zone de réaction de ce palier, c'est-à-dire que cette zone sert à refermer le circuit magnétique de l'électro-aimant et soit l'ensemble du récipient, soit seulement une couche périphérique de celui-ci, sont réalisés en un matériau ferromagnétique. Chaque bobine de l'électro-aimant est, en général, traversée par un courant électrique. Dans le cas d'un montage axial vertical du récipient, le courant est égal dans toutes les bobines alors que, dans le cas d'un montage à axe horizontal, la ou les bobines dans la zone supérieure reçoivent un courant plus fort. Grâce à ces courants, on obtient des champs d'attraction électromagnétiques (cercles magnétiques) qui sont répartis régulièrement sur plus de 3600 et qui traversent respectivement les électroaimants et la zone périphérique du récipient. Les forces d'attraction magnétiques correspondantes maintiennent le récipient en sustentation, sans contact. De façon générale, le récipient est ajusté dans sa position centrale par les courants des électro-aimants. Dans ce contexte, l'installation constituant le palier comporte notamment un dispositif de mesure sans contact de l'intervalle, qui détermine la position réelle du récipient en vue de son ajustement. La mesure de l'intervalle se fait notamment par détection inductive ou capacitive ou encore, à l'aide de détecteurs à plaques de champ. Dans ces conditions, on utilise un régulateur électronique pour déterminer les courants des bobines des électro-aimants et ainsi des forces de traction exercées par les électro-aimants, de façon que l'intervalle radial entre le récipient et les électro-aimants soit toujours identique. Selon l'invention, la zone frontale du récipient reçoit le rotor d'un moteur électrique, c'est-à-dire que, soit on utilise cette zone frontale comme rotor, soit que le rotor, constitué par un organe distinct, est rendu solidaire de ce récipient. Dans le dernier cas, le rotor du moteur fait corps avec la zone frontale du récipient. Le récipient peut comporter, au niveau de la face frontale ci-dessus, un prolongement central, qui est entouré par le stator du moteur, la partie mobile du moteur incorporant alors, non seulement la zone frontale du récipient, mais, éga, lement, la zone périphérique du prolongement. Cela n'augmente pratiquement pas l'inertie et la surface de frottement, mais permet d'augmenter la puissance motrice. De façon générale, sur la face frontale du récipient, ou la face frontale du prolongement de ce récipient, il est prévu un palier axial, en position centrale, pour ce récipient. En cas de montage du récipient selon un axe vertical, ce palier axial reçoit le poids du récipient et les efforts parasites axiaux de celui-ci. Le palier axial est réalisé de façon à nentraSner par frottement de palier, de gaz ou d'air, que des pertes aussi faibles que possible. Il est particulièrement intéressant de prévoir un palier à calotte. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une coupe axiale d'un premier exemple de machine à filer par centrifugation, - la figure 2 est une coupe axiale d'une autre variante demachine à filer. Selon la figure 1, un rotor de filage 10, d'axe vertical (axe 11) est monté sans contact dans un palier électromagnétique, et dans un palier en calotte 15 prévu dans l'axe. L'entratnement du rotor 10 est un moteur à hystérésis. Le rotor de filage 10 se compose d'une paroi 17 et d'un fond 18. La partie 17 a une surface périphérique extérieure cylindrique 19. Le rotor de filage 10 est réalisé en un ma tériau ferromagnétique. Le palier électromagnétique comporte des électro-aimants 14, fixes, répartis régulièrement autour de la surface périphérique extérieure 19. Les électro-aimants 14 sont tous séparés de la distance radiale 16 par rapport à la surface extérieure 19, lorsque le rotor de filage 10 tourne. La zone périphérique du rotor 10 ferme le circuit magnétique de l'électro-aimant 14. Le moteur à disque du rotor se compose, essentiellement, d'un stator 12 et d'un disque ou rotor plat 13, constituant le rotor du moteur; le disque 13 est en un matériau très magnétique. Ce disque 13 est solidaire du fond 18. Le palier en calotte 15 est placé au centre sous le rotor de filage 10. Selon la figure 2, dans laquelle la partie supérieure du rotor 10 et les électro-aimants ont été supprimés pour des raisons de simplification, le rotor 10 comporte un épaulement central 20, entouré par le stator 12 et qui est, également, en un matériau très magnétique. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVED ICAT IONS 1.- Installation de montage et d'entraSne- ment du récipient d'une centrifugeuse, telle qu'une centrifugeuse de filature, pour tourner de préférence dans un gaz et notamment dans l'air ambiant, et principalement pour placer le récipient selon un axe vertical, installation caractérisée en ce qu'à la périphérie du récipient (10), il est prévu un palier radial sans contact et au niveau d'une face frontale du récipient (10) un moteur électrique d'entrainement, les parties mobiles de ces éléments incorporant les zones correspondantes du récipient (10). 2.- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le palier radial est un palier électromagnétique (14, 16, 17). 3.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le moteur électrique d'entratnement est un moteur à rotor plat (12, 13). 4.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le récipient (10) comporte un prolongement central (20) au niveau de la face frontale, ce prolongement étant entouré par le stator (12) du moteur d'entraînement (12, 13), la partie mobile du moteur d'entrainement (12, 13) incorporant, non seulement la zone frontale du récipient, mais, également, la zone périphérique du prolongement (20). 5.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'un palier axial (15) pour le récipient (10) est prévu sur la face frontale du récipient 6.- Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte des électro-aimants fixes (14) régulièrement répartis à la périphérie (19) du récipient 410), pour constituer un palier sans contact à une certaine distance radiale (t6) de la périphérie (19), la zone périphérique du récipient (10) servant à refermer le circuit magnétique des électro-aimants (14).