Brevet FR2504217A1 — publié le 19821022

La présente invention concerne des agencements de paliers de butée On connaît dans l'art antérieur de multiples agencements de paliers de butée destinés à sup- porter les charges auxquelles sont soumis un arbre sensi- blement vertical Avec l'augmentation des charges auxquel- les un arbre est soumis il devient nécessaire d'utiliser des paliers de butée relativement importants qui requiè- rent un espace considérable On a proposé des paliers de butée en tandem qui sont disposés et construits de maniè- re à répartir la charge entre eux, comme cela est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 033 647 déli- vré le 5 juillet 1977 Alors que cet agencement donne sa- tisfaction dans le cas de la construction de la pompe im- mergée représentée, il ne supportera pas les charges de poussée qui sont imposées par les grosses pompes centri- fuges o des roulements à rouleaux sont utilisés dans l'agencement des paliers de butée. La présente invention concerne des agencements de paliers de butée multiples qui sont destinés à être uti- lisés avec des arbres verticaux et plus particulièrement avec des pompes centrifuges imposant à l'arbre une poussée dirigée vers le haut L'agencement de paliers est généra- lement situé entre la roue de la pompe et son générateur de force motrice, ce dernier étant situé au-dessus du pré- 2. 2504 217 cèdent. Plus particulièrement, l'agencement de paliers de butée selon la présente invention comprend un palier supérieur, un palier médian et un palier inférieur, entou- S rant chacun un arbre et chaque palier étant situé à une certaine distance de l'autre Des ressorts multiples en spirale sont prévus de manière à pré-charger les paliers médian et inférieur, la charge correspondant essentielle- ment à la charge de maintien du contact entre rouleaux et chemins de roulement Un ressort Belleville est prévu qui pré-charge le palier supérieur La charge agissant sur le palier supérieur, assurée par le ressort Belleville, est très supérieure à celle agissant sur les paliers médian et inférieur Le ressort Belleville et l'agencement de pa- liers sont construits et disposés de façon que le palier supérieur partage sa charge avec le palier inférieur lors- qu'aucune charge de poussée n'est dirigée vers le haut; le palier médian continue à supporter sa pré-charge Lorsque la charge est dirigée vers le haut, la pré-charge du palier inférieur est réduite de la valeur de la poussée extérieu- re et le palier supérieur supporte la poussée Dans de telles conditions, le palier médian n'est pas chargé jus- qu'à ce que la poussée extérieure dirigée vers le haut soit supérieure à la force exercée par le ressort Belleville. A ce moment là, le palier médian commencera à être chargé par la valeur de la poussée extérieure dépas- sant la force exercée par le ressort Belleville En choi- sissant un ressort Belleville qui fournit une force égale à la charge nominale du palier, on a l'assurance que l'agencement est tel que le palier supérieur n'est jamais surchargé et le palier médian ne supporte que la poussée dépassant la charge du ressort Belleville, rendant ainsi l'ensemble capable de supporter des charges de poussée qui sont le double de la charge nominale de chaque palier individuel. L'ensemble de la présente invention peut fonc- tionner avec une poussée s'exerçant dans l'une ou l'autre des directions et est pré-chargé de manière à fonctionner 3 2504 217 avec sécurité pendant les périodes de transition L'en- semble assure le partage de la charge entre les paliers supérieur et inférieur sans qu'il soit nécessaire de pla- cer des cales précises comme cela est généralement le -cas des autres paliers de butée en tandem ou multiples. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les des- sins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe d'une pompe assemblée incorporant l'agencement de paliers de butée de la présente invention avec l'organe de commande représenté par un symbole; La figure 2 est une vue en coupe, à grande échelle, d'un palier de butée de la présente invention dans le cas otu la charge de poussée dirigée vers le haut est totale; et La figure 3 est une vue en coupe, à grande échelle, du palier de butée de la présente invention, la charge étant dirigée vers le bas on les conditions étant stationnaires. En liaison maintenant avec les figures, un agen- cement de pompe est représenté en figure 1 qui comprend de-haut en bas, un générateur de force motrice 10, un agencement de paliers de butée 12 selon la présente inven- tion, un joint mécanique assemblé 14, et une roue 16. L'agencement de poepe est logé dans un corps 18 en plusieurs parties avec un orifice d'entrée inférieur 20 et un orifi- ce de sortie 22, les ensembles 10, 12,14 et 16 étant re- liés par des arbres 24, 26 et 28 Les arbres 24 et 26 sont reliés par un accouplement à bride 30, et les arbres 26 et 28 par un accouplement à bride 32 Cet agencement permet d'assurer une commande positive entre le générateur de for- ce motrice 10 et la roue 16 Etant donné que la présente invention concerne l'agencement de paliers de butée 12, lequel est également représenté dans les figures 2 et 3 à grande échelle, le reste de la description sera principa- lement axé sur l'objet de la présente invention. 4 2504 217 L'agencement 12 comprend un palier supérieur 34, un palier médian 36,et un palier inférieur 38 Le pa- lier supérieur 34 comprend un collier 40 entourant l'ar- bre 26 et reçu dans une partie intérieure 42 du corps, le collier recevant un chemin de roulement supérieur 44 Un chemin de roulement inférieur 46 est reçu autour d'une par- tie agrandie de l'arbre 26 Le sommet de la partie inté- rieure 42 est fermé par un élément 48 qui est boulonné sur cette partie, et l'élément 48 est rendu étanche vis-à-vis de l'arbre 26 par un élément d'étanchéité 50 Une plurali- té de rouleaux sphériques 52 sont disposés entre les che- mins 44 et 46 Un ressort Belleville 54 est placé entre l'élément de fermeture 48 et le collier 40, et applique une certaine charge au palier 34. Le chemin de roulement inférieur 46 est en bu- tée contre un second collier 56 qui entoure la partie agrandie, citée cidessus, de l'arbre 26, le collier 56 s'appuyant contre un épaulement 58 de la partie intérieu- re 42 du corps lorsque le palier de butée se trouve dans l'état représenté en figure 2, mais étant à une certaine distance de celui-ci lorsque les conditions sont telles que représentées en figure 3. Un chemin de roulement supérieur 60 pour le pa- lier médian 36 est reçu dans le collier 56 et un chemin de roulement inférieur pour ce palier 36 est disposé au-des- sous de la partie agrandie citée ci-dessus de l'arbre 26,le chemin de roulement inférieur 62 reposant a sa partie infé- rieure sur une partie d'arbre 64 en forme de disque Une pluralité de rouleaux sphériques 66 sont situés entre les chemins de roulement 60 et 62 Le palier 36 est pré-char- gé par une pluralité de ressorts en spirale 68, reçus dans des alvéoles 70 qui sont pratiquées dans le collier 56 et agissant contre le chemin de roulement supérieur 60. Le palier inférieur 38 comprend un chemin de roulement intérieur 72 qui entoure l'arbre 26, avec une surface supérieure butant contre la partie d'arbre en for- me de disque 64, et un chemin de roulement extérieur 74 2504 2 17 5. supporté à l'intérieur d'un collier 76 fixé au corps inté- rieur 42 Une pluralité de rouleaux coniques 78 espacés par une cage 80 sont situés entre les chemins de roule- ment 72 et 74 Le palier 38-est pré-chargé par une plura- lité de ressorts en spirale 82 reçus dans des alvéoles 84 pratiquées dans le colier 76. Alors que les paliers supérieur et médian sont représentés et décrits comme étant des paliers à rouleaux sphériques, on comprendra que des paliers à rouleaux coni- ques peuvent être utilisés sans s'écarter du domaine de la présente invention De plus, le palier inférieur pourrait être le cas échéant un palier à rouleaux sphériques En outre, bien que cela ne soit pas représenté, des cages sont prévues de manière à écarter les rouleaux les uns des au- tres dans les paliers supérieur et médian. Un système de graissage 86 est prévu pour l'agen- cement de paliers de butée Le système 86 comprend un réser- voir de lubrifiant 88, un rotor 90 fixé en rotation sur l'arbre 26 dont un manchon 92 bute contre le chemin de rou- lement 72 du palier 38 qui refoule le lubrifiant dans des canaux 94, 96 et 98 reliés les uns aux autres, le canal 96 étant situé dans le corps intérieur 42. Le canal 98 refoule le lubrifiant au-dessus du palier supérieur 34, de sorte que celui-ci peut descendre en s'écoulant vers le palier médian 36 en passant par des canaux 100 pratiqués dans le chemin de roulement supérieur et revenir vers le réservoir 88 par l'intermédiaire du palier inférieur 38. Le ressort Belleville 54 pré-charge le palier supérieur 34 à une valeur prédéterminée, par exemple à 5800 kg, alors que les ressorts 68 et 82 préchargent les paliers 36 et 38, respectivement, à une valeur prédétermi- née égale à 135 kg La pré-charge exercée sur les paliers médian et inférieur 36 et 38, respectivement, permet essen- tiellement de maintenir le contact entre rouleaux et che- mins de roulement Dans le cas o il ne s'exerce aucune charge de poussée, la charge du ressort Belleville est 2504 217 6. transmise non seulement au palier supérieur, mais encore au palier inférieur comme cela est le cas de la figure 3, de sorte que les paliers supérieur et inférieur parta- gent la charge Ainsi, le palier médian fonctionne seule- ment sur sa pré-charge, fournie par les ressorts en spira- le Lorsqu'une poussée dirigée vers le bas est appliquée, le palier inférieur la supporte, sa charge augmentant pour être égale à la pré-charge plus la charge extérieure, alors que le palier supérieur continue à fonctionner en étant pré-chargé par le ressort Belleville. Pendant l'application d'une poussée dirigée vers le haut, la pré-charge du palier inférieur est soula- gée de la valeur de la poussée extérieure, et le palier supérieur supporte la poussée Le palier médian n'est pas chargé jusqu'au moment oa la poussée extérieure dirigée vers le haut est supérieure à la force exercée par le res- sort Belleville. A ce moment là, le palier médian commence à être chargé de la valeur de la poussée extérieure dépassant la force exercée par le ressort Belleville Si la force du ressort Belleville est égale à la charge nominale du pa- lier, l'agencement permet d'avoir l'assurance que le palier supérieur ne sera jamais surchargé et que le palier médian supportera la charge dépassant la charge du ressort Bel- leville L'ensemble est ainsi capable de supporter des char- ges de poussée qui sont de l'ordre du double de la charge nominale de chaque palier individuel. A titre d'exemple, la poussée dirigée vers le haut est dans des conditions normales de fonctionnement de 11600 kg; le ressort Belleville continuera à exercer sa poussée dirigée vers le bas avec sa charge positive de 5800 kg jusqu'à ce qu'une charge maximum de 5800 kg soit supportée, ce qui donne un total de 11600 kg Le palier inférieur ne supportera alors que sa pré-charge de 135 kg. L'appréciation de certaines des valeurs de me- sures indiquées ci-dessus doit tenir compte du fait qu'el- les proviennent de la conversion d'unités anglo-saxonnes f 04 217 7. en unités métriques. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de varian- tes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 2504 r 217 8. REVENDICATIONS 1 Agencement de paliers de butée ( 12) dispo- sés généralement dans le sens vertical, destiné à fonction- ner dans des conditions variables entre des conditions o aucune charge de poussée n'est dirigée vers le haut et des conditions o une charge de poussée est dirigée vers le haut, cet agencement de paliers étant fonctionnellement associé à un ensemble tournant, caractérisé en ce qu'il comprend: un palier supérieur, un palier médian et un palier inférieur ( 34, 36, 38) distants les uns des au- tres; des moyens ( 68, 82) pour pré-charger le palier médian ainsi que le palier inférieur de façon à leur appli- quer une charge ayant une première valeur; et un moyen ( 54) pour pré-charger le palier supé- rieur de façon à appliquer à celui-ci une charge ayant une seconde valeur plus élevée; l'agencement de paliers étant construit et disposé de façon que le moyen cité en dernier transmette sa charge au palier inférieur dans le cas o il n'y a au- cune charge de poussée dirigée vers le haut de façon que le palier inférieur partage la charge du palier supérieur, alors que le palier médian continue à supporter sa pré- charge, et les paliers médian et supérieur supportent la charge dans le cas o la charge est dirigée vers le haut alors que, pour une charge maximum dirigée vers le haut, le palier inférieur ne supporte que sa pré-charge. 2 Agencement de paliers selon la revendica- tion l,caractérisé en ce que les paliers distants les uns des autres sont des paliers à rouleaux ( 62, 66, 78). 3 Ensemble de paliers selon la revendication 1, caractérisé en ce que des ressorts en spirale ( 68, 82) appliquent la pré-charge aux paliers médian et inférieur et un ressort Bellehille applique la pré-charge au palier supérieur. 4 Ensemble constitué d'une pompe verticale, 2524 217 9. comprenant une roue ( 16) pour procéder au pompage d'un fluide entre un orifice d'entrée ( 20) et un orifice de sor- tie ( 22) et un moteur ( 10) d'entraînement de la roue, et d'un agencement de paliers de poussée situé entre la roue et le moteur, caractérisé en ce que l'agencement de paliers de butée comprend: un palier supérieur, un palier médian, et un palier inférieur, chaque palier étant situé à une cer- taine distance des autres; un moyen pour pré-charger chacun des paliers médian et inférieur de manière à leur appliquer une charge ayant une première valeur; et un moyen pour pré-charger le palier supérieur de manière à lui appliquer une charge ayant une seconde va- leur, plus élevée; l'ensemble de paliers étant construit et dis- posé de manière que le moyen cité en dernier transmette sa charge au palier inférieur dans le cas o aucune char- ge de poussée n'est dirigée vers le haut de sorte que le pa- lier inférieur partage la charge du palier supérieur alors que le palier médian continue à supporter sa pré-charge,et les paliers médian et supérieur supportent la charge dans le cas o une charge est dirigée vers le haut alors que, dans le cas o la charge dirigée vers le haut est maximum, le palier inférieur supporte seulement sa pré-charge. Ensemble selon la revendication 4, caractéri- sé en ce que les paliers sont des paliers à rouleaux et, en ce qu'en outre, il comprend des ressorts en spirale de manière à appliquer la pré-charge aux paliers médian et in- férieur et un ressort Belleville pour appliquer la pré- charge au palier supérieur, la pré-charge appliquée au pa- lier supérieur étant plus grande que la pré-charge appli- quée aux paliers médian et inférieur.