Brevet FR2471914A1 — publié le 19810626

La présente invention concerne les constructions mécaniques et",f-!ssplus précisément les paliers à glissement, et a notamment pour objet un palier à glissement de tube détamboto L'invention s'applique surtout aux paliers à glissement pour l'arbre d'hélice des bateaux de navigation intérieure ou mixte. L'invention peut également être utilisée pour les navires de a- s2te mrines dans les constructions mécaniques IL pour l'industrie chimique et l'industrie pétrolière, ainsi que dans d'autres secteurs des constructions mécaniques/ pour les sous-ensembles à frottement des machines et mécanismes destinés à fonctionner dans des milieux contaminés par des impuretés mécaniqueso Dans la pratique des constructions navales, on cosmait des paliers d'étambot de conceptions variéeso On consonat un palier de tube d'étambot se composant dvune douille métallique et d9un coussinet monobloc non métallique disposé suivant son périmètre intérieur (voir la revue 1Tekhnologia sudostroenia", N 39 1978e ppo 46 499 VoIoElizarov, "Primenenie Kaprolona v deidvudnykh ustroistvakh sudov") Ce type de palier est largement connu dans les cons- tructions navales et dans les autres industries: il permet d'assurer une longévité suffisante des sous- ensembles à frottement dans des milieux propres, mais il provoque une usure considérable de l'arbre dans les milieux contaminés par des matières abrasives ou autres impuretés mécaniques. On connait un autre palier de tube d'étambot réalisé sous forme d'une douille monobloc non métallique disposé dans le tube d'étambot. Dans ce cas, c'est le tube d'étambot qui sert de douille de palier (voir la revue "ITekhnologia sudostroenia", N3, 19789 pp.42=45, V.Eo Kobitsyn, V.D. Lobastov, "Kreplenie deidvudnykh trub i podsbpiivpl grebnykh valov v oporakh s primeneniem polimerbv".) 247191-4 Au point de vue de la fabrication, ce type de palier est préférable à celui décrit ci-dessus, car il n'est pas nécessaire de fabriquer une douille métallique qui nécessite des réparations par la suite, mais la durée de vie d'un tel palier dans un milieu réfrigérant (eau ou huile) contaminé par des impuretés mécaniques est également faible et c'est surtout l'arbre porté qui s'use davantage. On connaît un palier de tube d'étambot comprenant une douille métallique et une douille non métallique en plusieurs-pièces disposée suivant le périmètre intérieur de la douille métallique et fabriqué, par exemple, en matière plastique (voir le certificat d'auteur URSS NO 238 955). Les caractéristiquesde fonctionnement du palier de tube d'étambot ainsi réalisé sont un peu plus favorables que celles des paliers à douilles non métalliques monoblocs, grâce au fait qu'on peut diminuer les jeux de montage dans les paliers à douille non métallique en plusieurs pièces. Toutefois, lorsque le sous-ensemble à frottement est utilisé dans des milieu contenant des matières abrasives, il se produit, dans ce cas aussi, une usure considérable de l'arbre. La cause qui est à l'origine de la diminution de la durée de vie des groupesà frottement utilisant les types de palier décrits ci-dessus dans les milieux contaminés par des impuretés mécaniques réside essentiellement en ce que le jeu entre l'arbre et le palier est en forme de croissant s'amincissant vers la zone de contact arbre- palier. Toutes les impuretés solides pénètrent avec la matière lubrifiante dans ledit jeu et sont entraînées dans le coin de lubrifiant, ce qui conduit à l'usure aussi bien du palier que de l'arbre porté. On connaît un palier d'étambot (choisi en tant que prototype de la présente invention)comprenant une douille métallique et un coussinet non métallique composé, suivant sa circonférence, de plus'ears sectiooe Irgitudinales jointes entre elles. Les sections sont dotéesde rainures débouchant axialement et ouvertes du coté de la surface intérieure du coussinet (voir B.A.Arkhangelsky, A.V. Koulapin, "Sudovye podshipniki iz nemetallicheskikh materialov",L., éd. Sudostroenie, 1969, p. 59). Dans ce palier, le jeu entre le palier et l'arbre est le plus grand au point opposé au point d'application de l'effort résultant transmis de l'arbre au palier, et ce jeu diminue progressivement jusqu'à la zone de contact de l'arbre avec la surface d'appui du palier. Le jeu entre l'arbre et le palier dans la zone de contact est nul à l'état statique. Pendant la rotation de l'arbre, il se forme dans la zone de contact un coin lubrifiant venant en prolongement dudit jeu, c'est-à-dire que l'arbre en rotation "monte' d'une hauteur égale à l'épaisseur de la couche de liquide lubrifiant dans le coin lubrifiant ainsi formé. Cette épaisseur vaiei.entbr 0,letO,2 mm selon le liquide lubrifiant utilisé, la vitesse de rotation de l'arbre et la forme du jeu entre l'arbre et le palier. Ce mode de réalisation du palier se caractérise en ce que, pendant le fonctionnement dans les milieux contenant des impuretés solides, cellesci sont entraînées dans le jeu par le courant de liquide, pénètrent dans le coin lubrifiant et provoquent l'usure tant de la portée de l'arbre que du palier, ce qui diminue la sécurité de fonc- tionnement et la durée de vie de l'ensemble du groupe à frottement. Les rainures pratiquées dans les sections dans le sens axial permettent d'améliorer les conditions de fonc- tionnement du palier dans les milieux contaminés et d'augmenter les quantités de liquide passant par le palier. Toutefois,la configuration et le mode de disposition desdites. rainures ne sont pas de nature à empêcher les impuretés solides se trouvant dans le milieu lubrifiant (eau, huile) de pénétrer dans la zone de frottement, ce qui conduit, dans la plupart des cas, à l'usure de la portée de l'arbre. En outre, la configuration et la disposition des rainures dans le palier provoquent le 2471914; ! tourbillonnement du courant de liquide, ce qui a pour effet qu'une partie du liquide contenant les impuretés solides retourne dans la zone de contact arbre-palier. Dans le cadre de l'invention, on s'est donc proposé de créer un palier à glissement de tube d'étambot dont le coussinet présenterait une telle configuration, et dans lequel les rainures auraient une telle disposition et une telle configuration, que les impuretés solides contenues dans le liquide soient évacuées au maximum de la surface de l'arbre, surtout à proximité de la zone de son contact avec le palier, de manière à réduire la pénétration des impuretés solides dans le coin'lubrifiant, et donc, à augmenter la sécurité de fonctionnement et la durée de vie aussi bien du palier que de l'arbre porté. Le but visé est atteint du fait que le palier à glissement de tube d'étambot, du type comprenant un cous- sinet en forme de cylindre composé de sections longitu- dinales disposées suivant la circonférence dudit cylindre, jointes les unes aux autres et dotées de rainures débouchant axialement et ouvertes du côté de la surface intérieure du coussinet, selon l'invention l'une des sections longi- tudinales dépasse uniformément en saillie par rapport aux sections voisines vers l'axe-du coussinet cylindrique, de sorte que toute la surface intérieure de la section en saillie constitue la surface de portée du palier, et que les rainures débouchait axialement sont pratiquées du côté de chacune des deux surfaces de jonction, dans la section en saillie et dans la section voisine de celle-ci, et forment un canl délimité par une surface en spirale. Le fait que l'une des sectionsconstituant la surface de portée du palier, est réalisée de manière qu'elle dépasse en saillie uniformément par rapport aux sections voisines permet d'obtenir entre l'arbre et le palier un jeu qui augmente d'une valeur minimale au point opposé au point d'application de la-charge résultante au palier jusqu'à une valeur maximaleà la limite de la surface de portée. Ce mode de réalisation de la surface de portée du E471914. palier, selon lequel le jeu entre l'arbre et le palier augmente à partir du point haut vers la surface de portée permet, au cours de la rotation de l'arbre, d'évacuer au maximum les impuretés solides, contenues dans le liquide, de la surface de l'arbre vers la surface intérieure du coussinet et de diminuer ainsi considérablement la proba- bilité de la pénétration des impuretés solides dans le coin lubrifiant. Le fait de prévoir, sur les surfaces latérales de la section en saillie et sur chacune des deux surfaces de. jonction des sections voisines, à l'endroit o le jeu est maximal, de3rainures débouchant radialement et formant un canal délimité par une surface en spiralepermet d'obtenir dans le jeu un courant de liquide dans lequel la plus grande partie du, liquide contenant des impuretés mécaniques est entraînée axialement, sans passer par la zone de contact, et la zone de contact recoit une faible quantité de liquide épuré, ce qui s'explique comme suit lorsque le liquide pénètre dans ledit canal, J y est mis en rotation grâce à la forme spirale du canal, et y forme un tourbillon. Or on sait, en hydrodynamique, que la pression au centre d'un tourbillon est minimale par rapport-à ses zones périphé- riques. Donc, les impuretés solides sont entraînées vers le centre du tourbillon et sont évacuées du palier par un courant longitudinal se formant dans le palier grâce au courant d'eau traversant le tube d'étambot. La pénétration des impuretés mécaniques dans la zone de contact entre l'arbre et le palier est pratiquement impossible, ce qui augmente la sécurité de fonctionnment et la durée de vie du palier. Il est préférable de réaliser le canal de telle manière que sa surface en spirale ait un plan tangent commun avec la surface intérieure de la section en saillie et un plan tangent commun avec la surface intérieure de la section adjacente. Ce mode de réalisation du canal assure la régularité de l'entrée du liquide dans e canal, permet d'éviter le tourbillonnement du courant aux approches de la zone de contact et favorise la formation d'un tourbillon par tout le courant de liquide amené dans la partie inférieure du canal, pour éviter ainsi le retour d'une partie du liquide vers la zone de contact dans la partie supérieure du canal. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée, qui va suivre,de différents modes de réalisationncu limitatifs du palier à glissement de tube d'étambot selon l'invention, et en se référant au dessin unique annexé dans lequel: - la figure 1 représente un palier à glissement de tube d'étambot selon l'invention (vue en coupe transversale); 13 - la figure 2 représente le mûme palier que la figure 1, ayant un canal dont la surface en spirale a des plans tangents communs avec les surfaces intérieures de la section en saillie et de la section adjacente (vue en coupe transversale). 2C Le palier, selon l'invention, comprend une douille métallique 1 (figure 1) et un coussinet non métallique 2, par exemple en matière plastique, se composant de sections 3 et 4. La surface intérieure du coussinet 2 comporte deux surfaces A et B disposées excentriquement l'une par rapport "r à l'autre. La surface A, dont le centre est en C1, a un diamètre intérieur D1 (zone non chargée du coussinet 2) et est obtenue par alésage excentrique du coussinet 2, en décalant le centre d'élésage vers le bas d'une valeur CC1 = A 1 par rapport à l'axe du palier. La valeur t 1 est choisie égale ou légèrement supérieure à la valeur de l'usure tolérable du coussinet 2, pour que la section 3 reste en saillie par rapport aux sections adjacentes 4 pendant toute la durée de service, c'est-à-dire jusqu'à l'usure totale du coussinet 2. La surface B, dont le centre est en C et dont le diamètre intérieur est D, constitue-la zone chargée du coussinet 2: elle est formée par alésage concentrique par rapport à l'axe du palier. La section 3 se trouve dans la partie inférieure du coussinet 2 et dépasse uniformé- ment en saillie vers l'axe du palier par rapport aux sections 4 adjacentes. La surface B est la surface de portée pour l'arbre (non représenté sur le dessin). Dans la section 3, du côté o elle est jointe aux sections 4, sont pratiquées des rainures 5 débouchant axialement et délimitées par la surface E; les sections 4 présentent elles aussi des rainures 6 débouchant axia- lement et délimitées par la surface F. Les surfaces E et F sont conjuguées suivant les lignes d'intersection des surfaces E et F dans le plan de jonction des sections 3 et 4 et forment ensemble un canal 7 de configuration spirale. Selon une variante de réalisation du-palier, le canal 7 (figure 2) est exécuté de telle manière que la surface en-spirale le délimitant ait un plan tangent 8 commun avec la surface intérieure B de la section en saillie 3 et un plan tangent 9 commun avec la surface intérieure A de la section 4 voisine de la section 3. Le palier ainsi réalisé permet d'obtenir des conditions' de fonctionnement optimales. Le fonctionnement du palier est le suivant. Lorsque l'arbre (non représenté sur le- dessin) est mis en rotation et que le liquide pénètre à l'intérieur du palier dans l'espace formé par les surfaces de l'arbre et du coussinet 2, ce liquide se déplace dans le jeu avec l'arbre vers la partie du jeu qui va en s'agrandissant, ce mouvement du liquide étant dé aux forces de cohésion visqueuse avec la surface de l'arbre (on n'envisage ici que le mouvement du liquide dans le sens de mouvement de l'arbre vers la sur- face de portée-B, car c'est seulement dans ce sens que les impuretés solides peuvent pénétrer avec le liquide dans la zone de contact). Grâce aux forces centrifuges-et à la force de-pesanteur, les impuretés mécaniques se con- centrent sur la surface intérieure du coussinet 2, leur concentration étant maximale dans la zone du jeu maximal, 2471914: c'est-à-dire dans la zone o commence la surface de portée B. C'est pourquoi il n'y a pratiquement pas d'imuretés solides dans la couche de liquide qui est en contact direct avec la surface de l'arbre et qui forme un coin lubrifiant dans la zone de contact arbre-palier. Toutefois, cela ne se produit que si les impuretés solides accumulées dans la zone du jeu maximal sont évacuées du jeu et si leur retour vers la ligne de contact de la surface de l'arbre avec la surface de portée B est exclu. C'est à cet effet qu'est prévu le canal spiral 7. Le courant de liquide entre progressivement dans le canal 7 en entraînant avec lui les impuretés solides. Grâce à la configuration spirale du canal 7, il s'y forme un tourbillon qui agit de manière à aspirer le courant de liquide contenant les impuretés solides vers la partie centrale du canal 7 et à empêcher le liquide et donc les impuretés solides de revenir vers le commencement de la zone de contact. Le fonctionnement de la surface-de portée du palier dans les liquides contaminés est ainsi en quelque-sorte équivalent au fonctionnement du palier dans un liquide pur, ce qui permet d'augmenter sa sécurité et sa longévité. Dans le cas o le canal 7 (figure 2) est formé par une surface spirale ayant un plan tangent & commun avec la surface intérieure de la section en saillie 3 et un plan tangent 9 commun avec la surface intérieure de la section 4 voisine de la section 3, tout le courant de liquide forme un tourbillon dans le canal 7, ce qui permet d'obtenir des conditions optimales de fonctionnement du palier. En cas d'utilisation des paliers selon l'invention sur les-bateaux de navigation intérieure ou mixte, l'effet économique est réalisé, en ce qui concerne l'exploitation des navires, grâce à une augmentation de la période entre réparations des dispositifs de sortie d'arbre. L'utilisation - des paliers selon l'invention dans les milieux contaminés équivaut à l'utilisation des paliers dans des milieux purs. Bien -entendu, l'invention n'est nullement limitée 247h914: aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particuliers elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons9 si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. 247191 4 R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Palier à glissement de tube d'étambot, du type comprenant un coussinet en forme de cylindre composé de plusieurs sections longitudinales (3, 4) disposées suivant la circonférence dudit cylindre, jointes entre 5. elles et dotées de rainures (6) débouchant axialement et ouvertes du côté de la surface intérieure du coussinet, caractérisé ey2 ce que l'une (3) des sections longitudinales du palier dépasse uinformément en saillie au-delà des section voisines (4), vers l'axe du coussinet cylindrique, de sorte que toute la surface intérieure de ladite section en saillie constitue la surface de portée du palier, les- dites rainures (6) débouchant axialement étant pratiquées chacune dans l'une des deux surfaces de jonction respectives de la section en saillie (3) et de la section (4) voisine de manière à former un canal (7) délimité par une surface en spirale. 2. Palier à glissement de tube d'étambot selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit canal est réalisé de manière que sa surface en spirale ait un plan tangent commun avec la surface intérieure de la section en saillie et un plan tangent commun avec la surface intérieure de la section adjacente. - 1 -.- - - -