Brevet FR2386017A1 — publié le 19781027

La présente invention concerne un appareil destiné à vérifier que des arbres mécaniquement accouplés sont alignés avec une précision suffisante pour qu'ils ne soient pas soumis à des contraintes inadmissibles tant en ce qui concerne les pièces de 1' acouplement que les parties constitutives des machines ellesmêmes. En particulier, les roulements des arbres tournants subissent des avaries importantes oui donnent lieu à de fortes dépenses d'entretien (démontage, remplacement de pièces) lorsque l'alignement des arbres est défectueux. Les garnitures d'étanchéité également subissent des conséquences graves lorsqu'appa- rzft ce genre de défaut. I1 est nécessaire de procéder à une vérification de l'alignement correct pour tous les groupes de conversion d'énergie de puissance, tels que les groupes moto-pompes, turbo compres- seurs etc., et si possible de procéder à ce contrôle en permanence pendant que les machines tournent. ia présente invention propose dans ce but un dispositif de contrôle de l'alignement des arbres tournants de machines accouplées mécaniquement, caractérisé'par le fait qu'il comporte un ou plusieurs détecteurs de proximité maintenus dans une posi ticn fixe a une faible distance du trajet en rotation d'une por- tion d au moins ur, des arbres ou d'une pièce solidaire de cet arbre, chaque détecteur fournissant un signal électrique analogi- que ou logique en fonction de la distance qui le sépare'de ladite portion d'arbre ou de ladite pièce solidaire de l'arbre, et les signaux électriques ainsi produits étant transmis à un organe de surveillance des machines accouplées. Chaque détecteur est monté sur un dispositif de réglage de seuil de-détection et est relié à un indicateur qui est excité lorsque le détecteur se trouve en deçà du seuil préréglé. On peut utiliser par exemple quatre détecteurs radiaux répartis autour de l'arbre et un détecteur de déplacement axial pour chaque arbre de l'accouplement. les détecteurs peuvent être de plusieurs types et notamment des capteurs inductifs, une bande aimantée étant alors fixée sur les surfaces dont on désire contrôler la position ; ce peut être aussi des palpeurs à contact électrique, une surface conductrice étant prévue sur l'un des arbres tournants pour définir des surfaces susceptibles de se déplacer en cas de défaut dans 1' accouplement0 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue générale d'un groupe de machines accouplées avec un dispositif de surveillance selon l'invention, - la figure 2. renrésente une coupe transversale de la figure 1, - la figure 3 représente une vue de face du dispositif de surveillance selon l'InventIon, - la figure 4 en représente une vue latérale. h-la figure 1 on voit un groupe de deux machines de puissance accouplées mécaniquement, par exemple un moteur 10 accouplé à une pompe 12 par l'intermédiaire d'un ensemble d'ac couplemellt 14 composé de tourteaux terminant; les arbres tournants des machines et éventuellement d'une entretoise entre ces tourteaux. tes deux machines sont montées sur un mtme bâti 16, mais il y a un risque de désalignement de leurs arbres tournants 18, 20, soit à cause d'un mauvais serrage au départ, soit par suite d'un térèglement au cours du fontionnement des machines accouplées. Pour contrôler l'alignement des arbres, on prévoit selon l'invention des'appare-ils de surveillance 22 et.24, placés respectivement à l'extrémité de l'arbre 18 et à l'extrémité de l'arbre 20, c'est-à-dire de part et d'autre de l'ensemble d'accounlement 14. Pour certaines npplications, on peut se contenter d'un seul appareil de surveillance sur l'un des arbres 18 ou 2Ô. Ces appareils sont montés sur des supports réglables 26 et.28'fixés sur le bâti 16. La figure 2 montre une coupe transversale de l'ensemble de la figure 1 ; on y voit également un des appareils de surveillance, 22, monté sur son support réglable 26. Aux figures 3 et 4 est représenté en détail l'appareil 22 sur son support 26, respectivement en vue de face et en vue latérale. Cet appareil comprend plusieurs détecteurs de proximité 30 répartis circulairement à intervalles angulaires réguliers autour de l'arbre 18 de la machine, pour contrEler que la surface cylindrique de cet arbre au niveau des détecteurs reste à une position constante au cours de la rotation de l'arbre. Dans l'exemple représenté sur les figures, on a prévu quatre détecteurs 30 qui sont montés suer un collier circulaire entourant l'arbre. Ce collier est composé de-deux moitiés 32 et 34 vissées l'une sur l'autre par des vis 36 (où d'autres moyens de fixation) de manière que l'appareil 22 puisse être placé autour de l'arbre 18 de la machine 10 sans qu'on soit obligé de désaccoupler celle-ci de l'autre machine 12. L'ensemble de l'appareil 22 est monté sur un support 26, réglable en position grâce à des boulons de fixation 38 et 40 coopérant avec des fentes verticales 42 et 44 ménagées, en vue d'un réglage en hauteur, sur un bras de support 46 solidaire du demi-collier 32, et coopérant également avec une fente semicirculaire 48 ménagée sur le support 26 en vue d'un réglage en position angulaire. tes détecteurs 30 sont, de plus, réglables en position radiale par rapport à l'arbre 18 grâce à une commande micrométrique 50 prévue 'sur chacun d'eux. les détecteurs 30 fournissent, selon 'leur distance à l'arbre 18, une information électrique proportionnelle à la distance ou apparaissant à partir d'un seuil de distance, information qui est remaniée par des câbles électriques 5'2 vers un connecteur commun 54 fixé au bras support 46. Ceconnecteur comprend autant de fiches de connexion 56 que de câbles 52, c'est-à-dire que de détecteurs montés sur l'appareil 22. Il-est aestiné au branchement d'un appareillage électronique de contrôle capable. de fournir.des indications de fonctionnement correct ou défectueux selon les-informations électriques délivrées par-ies-détecteurs et transmises à travers le connecteur 54. SI des raisons de sécurité l'imposent'(ambiance à'nature explosive) il est possible d'alimenter les capteurs de telle façon que le schéma électrique soit "à sécurité intrinsèque" (faible niveau de tension). Comme le montre la figure 4 qui est une vue latérale de la figure 1, on a prévu également un détecteur supplémentaire b0 monté transversalement aux autres, pour la mesure d'un décalage axial éventuel entre les arbres accouplés du groupe de machines. Ce détecteur est également pourvu d'une commande micrométrique 62 pour son réglage axial une fois que l'appareil 22 est mis en place autour de l'arbre 18. Plusieurs détecteurs axiaux 60 peuvent titre prévus en sus des détecteurs radiaux 30. Chaque détecteur 30 ou 60 est capable de fournir un signal électrique' selon distance à l'arbre 18 ou pour le détecteur 60, selon sa distance à une surface 'solidairede l'arbre 18 et représentative'de la position axiale de 'celui-ci. Sur la figure 1, on voit qu'on a ménagé'à cet effet sur les arbres 18 et 20' des collerettes 64 et 66 présentant une surface plane perpendiculaire aux arbres et tournant dans ce plan à proximité des détecteurs axiaux 60 des appareils 22 et 24. L'appareil'age dé contrOle électronique relié au connecteur 54 est capable quant à lui de délivrer une indication, par exemple sonore ou visuelle, lorsque la distance entre l'un des détecteurs 30 ou 60 et la surface tournante en regard de laquelle il se trouve devent inférieure à un seuil déterminé, pré-réglé grâce à la commande micrométrique de distance de ce détecteur. te réglage des' seuils de détection de l'appareil lorsqu'il est mis en place sur-un arbre de machine déterminé se fait de la manière suivante : l'accouplement étant d'abord convenablement aligné, on amène chaque détecteur jusqu a une position de seuil où se déclenche une indication de franchissement de seuil, que l'on contrOle par l'appareil électronique relié au connecteur 54. Selon la tolérance maximum de délignage des arbres ou de décalage axial que l'on peut accepter pour un groupe de machines déterminé, on déplace alors vers l'arrière chaque détecteur, grâce à sa commande micrométrique, d'une valeur égale à cette tolérance. On bloque ensuite les commande micrdmétriques des détecteurs aux positions ainsi déterminées. Divers types de détecteurs peuvent être utilisés dans l'appareil selon l'invention. En particulier, on peut employer des capteurs inductifs qui réagissent à l'intensité d'un champ magnétique que l'on produit en collant sur la surface à contrô ler un ruban aimanté 68. L'augmentation du champ magnétique résultant de la réduction de distance entre le détecteur et le ruban aimanté produit un signal électrique qui donne lieu -à une inaication visuelle sur l'appareil électronique de contrôle à partir du moment où cette distance devient inférieure au seuil pré-réglé. On peut également utiliser des détecteurs sous forme de palpeurs qui ouvrent ou ferment un contact électriquelorsque lVextrémité de ces palpeurs vient à toucher la surface tournante dont on contrôle la position. te contact peut par exemple entre fermé lorsqu'une extrémité conductrice des palpeurs vient toucher une surface conductrice prévue sur la partie tournante à contrôler. Dans ce cas, au lieu de coller un ruban aimanté sur l'arbre 18 ou sur la collerette 64, on colle une feuille métallique conductrice ou on ménage une coll-erette, par exemple en cuivre, sur l'arbre 18, pour servir à la fois au contrôle de l'alignement des arbres et du décalage axial de l'accouplement, grâce à la périphérie cylindrique et aux surfaces planes de cette collerette.Cette collerette est conçue en deux demicouronnes permettant sa mise en place sans nécessiter de démontage de l'équipement à contrôler. D'autres types de palpeurs peuvent encore être utilisés; tels que des capteurs capacitifs, ou optiques, ou à ultrasons. La précision de la vérification qu'on peut effectuer ainsi est de l'ordre de 5 microns et on établit en général un seuil de déclenchement pour une valeur de quelques dizièmes de millimètre selon les machines contrées. t'équipement électronioue relié au-connecteur 54 peut titre soit fixé à demeure soit amovible pour permettre le contre de plusieurs machines. Cet équipement peut éventueliement inclure un organe de commande capable d'arr.tter le groupe de machines au cas où un alignement'défectueux serait indiqué par un ou plusieurs des détecteurs radiaux ou axiaux. Il est également possible à partir du signal électrique d'indication de délignage de commander une séquence complète de mise en sécurité du groupe d'alarme sur un pupitre de contrôle et de démarrage automatique d'un groupe de secours. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrdle de l'alignement des arbres tournants de machines accouplées mécaniquement, caractérisé par le fait -qu'il comporte un ou plusieurs détecteurs de proximité maintenus dans une position fixe à une faible distance du trajet en rotation d'une portion d'au moins un des arbres ou d'une pièce solidaire de cet arbre, chaque détecteur fournissant un signal électrique analogique ou logique en fonction de la distance qui le sépare de ladite portion d'arbre ou de ladite pièce solidaire de l'arbre, et les signaux électriques ainsi produits étant transmis un organe de surveillance des machines accouplées. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque détecteur est monté sur un dispositif d'avance micrométrique réglable permettant un pré-réglage de seuil de .proximité qu'on désire détecter. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par. le fait que les signaux électriques sont amenés à des indicateurs sonores ou lumireux pour fournir une information audible ou visuelle lorsqu'un détecteur se trouve en deçà du seuil de proximité pré-réglé. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il est prévu en outre des. détecteurs de proximité susceptibles d'être placés sur le support de manière à se trouver en regard d'une surface tournante située dans un plan perpendiculaire aux arbres accouplés, telle que par exemple une place d'un tourteau d'accouplement ou une collerette à face plane montéé sur l'arbre, pour détecter wn décalage axial entre les arbres accouplés. 5.-Dispositif selon'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il est prévu quatre- détecteurs radiaux et un détecteur axial pour chaque arbre. 6. Dispositif selon ltune des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les détecteurs sont des capteurs inductifs et qu'une bande aimantée est fixée sur les arbres aux endroits où on désire mesurer leur délignage ou leur décalage axial. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les capteurs sont des contacts électriques susceptibles de venir toucher lors d'un excès de déli- gnage ou de décalage axial, dès surfaces conductrices tournantes prévues sur les arbres accouplés, pour fermer ainsi un circuit électrique connecté àdes indicateurs de délignage ou décalage axial. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les détecteurs sont raccordés à un circuit logique lui-même relié à un ensemble de commande des machines tournantes accouplées, pour arrtter les machines en cas de dépassement de seuil de délignage et démarrer automatiquement une machine de secours. 9. Dispositif selon la revenaication 8, caractérisé par le fait que les détecteurs répartis autour de l'arbre sont montés sur deux demi-colliers fixés l'un à l'autre de manière amovible pour permettre la mise en place et le retrait de l' & pa- reil sans démontage de l'accouplement mécanique des machines contrôlées. ~ 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les capteurs sont des capteurs capacitifs ou optiques ou à ultra-sons.