Brevet FR2458707A1 — publié le 19810102

La présente invention concerne des paliers à pelli- cule de fluide pour machines rotatives et elle concerne plus des paliers comportant des assemblages à feuilles élastiques supportant la charge. Des paliers hydrodynamiques sont bien connus et ont été utilisés efficacement comme support pour machines ro- tatives, y compris les applications à grande vitesse. L' expression "palier hydrodynamique" utilisée dans la présen- te description désigne la classe de paliers à pellicule de fluide dont les surfaces sont séparées par une mince cou- che d'un liquide ou d'un gaz, cette couche étant formée et la pression étant produite par les surfaces d'appui. Cela se distingue des paliers du type hydrostatique qui exigent l'alimentation de fluide sous pression en provenance d'une source externe. Bien que beaucoup despaliers hydrodynamiques connus ont été rigides et montés rigidement, si bien qu'ils ne se mettaient pas automatiquement en alignement, à moins d' être équipés de suspensions à cardan ou à pivot complexes, des efforts entrepris récemment ont abouti à la mise au point de paliers hydrodynamiques souples, érquipés d'assem- blages à feuilles conçus pour former des films lubrifiants et pour supporter des charges. Certains de ces paliers, tels que ceux représentés dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique 3 375 046, 3 382 014 et 4 082 375 peuvent comporter plusieurs feuilles d'appui, tandis que certains autres, tels que ceux décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérirque 3 747 997 et 3 809 443 peuvent utiliser une seule feuille d'appui uni- taire. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 635 534 décrit les deux types de paliers. Toutefois, tous ces paliers sont basés sur la formation hydrodynamique de plusieurs coins de fluide de lubrifiant qui, à cause de a'ri canacité de réalimenter uniformément le fluide par fuite/ perdu, diminuent en épaisseur. La présente invention a pour objet de fournir un pa- lier à feuille hydrodynamique perfectionné qui évite les problèmes décrits ci-avant de la technique antérieure. Plus 2- particulièrement, l'invention a pour objet de fournir un pa- lier hydrodynamique qui comporte un ensemble d'appui élasti- que ayant une feuille d'appui unitaire, souple et perforée qui, en combinaison avec plusieurs support élastiques ondulés, forme et maintien de façon efficace des coins lubrifiants sous vitesse et charge. Selon la présente invention, un nouveau assemblage à feuil- le d'appui perfectionné comporte une feuille souple et uni- taire montée sur plusieurs éléments d'appui élastiques ondu- lo lés et espacés, la feuille ayant plusieurs perforations grou- pées au-dessus des espaces entre les éléments de support et servant, lors du mouvement de rotation, à initier la déflec- tion de la feuille pour la formation des coins lubrifiants et à réalimenter uniformément le fluide perdu par fuite latérale. L'invention sera maintenant expliquée en plus grand détail en référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue de côté, en partie en coupe, avec des pièces arrachées, pour illustrer l'assemblage à feuille selon l'invention en position statique. La figure 2 est une vue de côté, en partie en coupe, avec des pièces arrachés, pour illustrer l'assemblage à feuille selon l'invention en position dynamique. Les figures 3, 4 et 5 sont des vues de côté agrandies, semblables à la figure 1, mais représentant des feuilles modifiées. La figure 6 est une vue de côté d'un palier de butée muni d'un assemblage à feuille selon la présente invention. La figure 7 est une vue éclatée en perspective du palier de butée selon la figure 6. La figure 8 est une vue en perspective d'un moyen de sup- port élastique modifié pour la feuille. La figure 9 est une représentation en coupe d'un palier radial muni d'un assemblage à feuille selon la présente invention. En se référant aux dessins, dans lesquels les mêmes chiffres de référence désignent des pièces analogues, 1' assemblage à feuille d'appui 10 est situé entre une pièce stationnaire de support ou de base 12 et une pièce relativement mobile 14. Bien entendu, dans le cas d'un palier de butée,la pièce mobile est un élément rotatif exerçant une force axiale, et dans le cas d'un palier radial, cette pièce mobile est un arbre. L'assemblage à feuille d'appui 10 est monté sur la pièce de base 12 et elle est donc stationnairepar rap- port à la pièce mobile 14. L'assemblage d'appui 10 comporte une feuille 16 uni- taire et souple supportée par plusieurs éléments d'appui 18 élastiques et ondulés. La feuille 16 est une feuille mince en métal ou d'uoe autre matière appropriée qui est souple, c'est-à-dire dont l'épaisseur par rapport à ses dimensions latérales est suffisamment faible pour permettre Sa flexion ou déflexion locale après la formation du film hydrodynamique et pour pouvoir accommoderdes irrégularités ou des mauvais alignements. Tel que représenté, la feuille 16 est munie de perforations 20 groupées le long d'une ligne transversale par rapport à la direction de mouvement de la pièce mobile 14. Les perforations 20 s'étendent à travers la dimension transversale complète de la feuille et sont conçues pour initier la déflection de la feuille lors du mouvement de rotation, tel que représenté sur la figure 2! parce qu'ellesreprésententune ligne de faiblesse relative de la feuille. En outre, les perforations 20 forment un passage par lequel du fluide peut s'écouler uniformément vers l'espace 22 entre la feuille 16 et la pièce mobile 14 afin de maintenir de façon optimale la pression par le remplacement efficace du fluide perdu par fuite latérale. L'on peut se rendre compte, que la ligne des perforations 20 est située au-dessus de l'espace entre deux supports élastiques 18 successifs pour permettre la déflection appropriée de la feuille et le libre courant de fluide. Selon les figures 3, 4 et 5, la feuille peut être traitée pour former une rainure peu profonde, une déforma- tion modérée, ou un arrondissement des bords des perfora- tions,(tel qu'il est obtenu lors de la perforation) afin de permettre la formation à faible vitesse du film hydrodyna- 245870? - 4- mique pour ainsi initier l'affaissement nécessaire pour la formation du film de fluide. Selon le mode de réalisation préféré des figures 6 et 7, les supports élastiques ondulés 18 sont attachés à leur bords avant 24 à la pièce debase 12 par soudage ou par un autre moyen approprié. Chaque support 18 a plu- sieurs ondulations ou nervures 26 espacées uniformément l'une de l'autre, ces ondulations 26 étant parallèles par rapport au bord avant du coin du film lubrifiant et s'étendent essentiellement en direction transversale par rapport au mouvement de la pièce 14. L'espace entre nervures adjacentes d'un support élastique est faible par rapport à l'espace entre les nervures adjacentes de sup- ports élastiques adjacents de sorte que la déflexion de la feuille se produise normalement seulement entre les supports élastiques 18 mais pas entre les nervures indi- viduelles d'un support élastique. De cette façon, chaque support élastique 18 sert comme moyen de support élastique pour la feuille 16 le long d'une longueur circonférentielle étendue, dont la dimension n'est pas susceptible de causer une trop importante perte du film lubrifiant à cause de la fuite latérale avant que la réalimentation du fluide par des perforations 20 peut avoir lieu. Selon le mode de réalisation du palier de butée selon les figures 6 et 7, la feuille 16 prend la forme d'undisqoeI)lat et les supports élastiques 18 sont en forme de segments. Selon la figure 9, l'assemblage à feuille d'appui selon l'invention est utilisé dans un palier radial, dans ce cas la feuille a la forme d'une feuille cylindrique unique dont une extrémité fixe 28 est attachée à un man- chon 30 et dont l'autre extrémité est libre. Les perforations 20 peuvent avoir différentes formes, dont quelques-unes sont représentées sur la figure 7, par exemple circulaire (20) ou allongée (20'), et les perfora- tions peuvent aussi être arrangées différemment, par exemple en lignessimple, double ou triple avec des espaces et des arrangements différents. La figure 8 représente une alternative à l'utilisation de supports élastiques séparés 18 et prévoit d'utiliser un support élastique unitaire 32 muni d'ondulations paral- lèles 26 séparées partiellement par des rainures 34 en supportsélastiquesl8. Dans le cas du support d'appui pour le palier de butéSe représenté, les rainures sont disposées radialement pour être disposées au-dessous des lignes de perforations radiales de la feuille 16. En outre, pour assister au refroidissement, le support 32 est muni de Plusieurs rainures transversales parallèles 36 s'étendant par les ondulations 26. La description ci-dessus est destinée principalement à fournir un exemple de mise en oeuvre de l'invention à l'homme de métier et, par conséquent, il est entendu que, dans le cadre des revendications ci-après, l'invention peut être mise en oeuvre par des méthodes autres que celles décrites spécifiquement. -6- REVENDICATIONS 1. Assemblage à feuille d'appui élastique pour un pa- lier à fluide hydrodynamique comportant une pièce de base (12) avec une surface d'appui, une seconde pièce (14) suppor- tée sur la pièce de base et ayant une surface d'appui espacée de la surface d'appui de la pièce de base, lesdites pièces étant relativement mobiles l'une par rapport à l'autre, ca- ractérisé en ce que l'assemblage à feuille d'appui élastique (10) est situé entre les surfaces d'appui et comporte plu- sieurs éléments de support élastiques (18) ondulés montés sur la surface d'appui de la pièce de base, les éléments de sup- port étant séparés l'un de l'autre pour former une série d' espaces entre ces éléments, et une feuille souple unitaire (16) montée sur les éléments de support, cette feuille ayant plusieurs perforations (20,20') alignées à travers sa lar- gueur entière, situées au-dessus des espaces et étant pré- vues pour initier, lors du mouvement de rotation, la déflex- ion de la feuille et pour réalimenter uniformément le fluide perdu par fuite latérale. 2. Assemblage à feuille d'appui selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément de support élastique (18) a un bord avant perpendiculaire par rapport à la direc- tion d'un mouvement relatif des deux pièces (12,14) et des ondulations (26) parallèles par rapport à son bord avant. 3. Assemblage à feuille élastique selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que le palier est un palier de butée et en ce que les perforations (20, 20') alignées sont disposées en rangées radiales dans la feuille. 4. Assemblage à feuille d'appui selon la revendication 3, caractérisé en ce que la feuille (16) est déformée vers la pièce de base (12) le long de chaque rangée. 5. Assemblage à feuille d'appui selon la revendication 3, caractérisé en ce que la feuille (16) est rainurée le long de chaque rangée. 6. Palier de butée hydrodynamique, comportant une pièce de base (12) ayant une surface d'appui, une pièce (14) supportée par la pièce de base et ayant une surface d'appui espacée au-dessus de la surface d'appui de la pièce de base, -7- ces deux pièces étant relativement rotatives, et un assem- blage à feuille d'appui élastique (10) disposé entre lesdi- tes surfaces d'appui, caractérisé par plusieurs éléments é- lastiques (18) montés sur la surface d'appui de la pièce de base (12) et espacés uniformément l'un de l'autre, chacun de ces éléments (18) ayant un bord avant perpendiculaire par rapport à la direction de rotation et des ondulations (26) parallèles par rapport au bord avant, et par une seule feuil- le souple, unitaire et plate montée sur les éléments élasti- ques, ladite feuille (16) ayant plusieurs rangées de perfo- rations (20,20') disposées radialement à travers la largueur entière de la feuille et au-dessus des espaces entre les élé- ments élastiques, ces perforations étant prévues pour ini- tier, lors du mouvement de rotation, la déflexion de la feuille et pour maintenir uniformément l'épaisseur du film lubrifiant. 7. Palier de butée selon la revendication 6, caractéri- sé en ce que plusieurs rangées de perforations (20,20') se trouvent au-dessus de chaque espace. 8. Palier de butée selon la revendication 7, caracté- risé en ce que la feuille (16) est déformée vers la pièce de base (12) le long de chaque rangée. 9. Palier de butée selon la revendication 7, caracté- risé. en ce que la feuille (16) est rainurée le long de cha- que rangée.