Brevet FR2512509A1 — publié le 19830311

1. La présente invention a pour objet un pa- lier fluide de guidage sans frottement pour arbre polygonal, permettant notamment de contrôler le po- sitionnement angulaire de l'arbre par rapport à ce palier et à un châssis fixe. A l'heure actuelle, dans les dispositifs servant à la manutention d'éléments combustibles, le guidage des arbres est réalisé de plusieurs maniè- res On peut utiliser deux guides cylindriques pa- rallèles le long desquels se déplace un mécanisme de liaison solidaire de l'arbre D'autres systèmes uti- lisent un ou deux guides munis d'une rainure longi- tudinale dans laquelle se déplace une clavette fixée sur l'arbre Les barres de guidage peuvent encore avoir la forme d'arbres cannelés permettant le cou- lissement d'une pièce reliée à l'arbre de manière rigide, cette pièce étant munie de cannelures coopé- rant avec celles de la barre de guidage On peut encore envisager des guides à glissière de toutes formes le long desquels se déplacent des éléments solidaires de l'arbre, tous ces systèmes pouvant être équipés de roulements à billes ou de guides à billes Cependant, ces divers dispositifs présen- tent l'inconvénient de ne pas permettre d'orienter l'arbre à volonté par rapport à un châssis fixe. La présente invention a justement pour ob- jet un palier fluide de guidage qui remédie à ces inconvénients en permettant d'une part d'orienter l'ensemble palier-arbre par rapport à un châssis fi- xe et d'autre part d'assurer le positionnement angu- laire de l'arbre par rapport au palier sans contact mécanique et sans vibration. Selon la principale caractéristique du palier fluide objet de l'invention, celui-ci, desti- né à maintenir un arbre rectiligne, polygonal ou cy- lindrique, mais présentant au moins une face plane parallèle à ses génératrices, ladite face plane ayant un plan de symétrie qui la coupe suivant une génératrice de l'arbre, comprend, en regard de cette face plane, au moins deux chambres de répartition dans chacune desquelles débouche une arrivée de fluide sous pression, lesdites chambres de réparti- tion étant situées de part et d'autre du plan de symétrie de la face plane et les arrivées de fluide étant munies chacune d'un réglage individuel de pression. Dans son sens le plus général, le mot "cy- lindre" désigne un solide engendré par une droite se déplaçant parallèlement à elle-même, le long d'une ligne quelconque dont certaines parties peuvent être courbes et d'autres constituées par des segments de droite Avec cette définition, un arbre de section polygonale peut donc être considéré comme un cas particulier d'un arbre cylindrique C'est pourquoi on précise que l'invention peut s'appliquer à n'im- porte quel arbre "polygonal" ou "cylindrique" pourvu qu'il présente au moins une face plane: un arbre dont la section est un demi-cercle peut être consi- déré comme un arbre cylindrique comportant une face plane parallèle à ses génératrices. Le fait d'avoir un réglage individuel de pression pour chaque arrivée de fluide permet de ré- gler celle-ci dans chaque chambre de répartition et de la maintenir constante pendant toute la durée de fonctionnement de l'appareil Par la suite, si l'ar- bre subit une déviation angulaire accidentelle, il comprime le matelas fluide correspondant à l'une des deux chambres de répartition situées en regard de la face plane tandis que le matelas fluide correspon- dant à l'autre chambre de répartition voit sa pres- sion diminuer: un couple est donc exercé sur la face plane de l'arbre et celui-ci est ramené automa- tiquement dans sa position initiale. Selon une forme de réalisation particu- lière de l'invention, la partie du palier fluide de guidage située en regard de la face plane précitée a sensiblement la forme d'une plaque parallèle aux gé- nératrices de l'arbre, cette plaque ayant à chacune de ses extrémités au moins deux chambres de réparti- tion du fluide situées de part et d'autre du plan de symétrie de la face plane et au moins un orifice d'évacuation du fluide dans sa partie centrale. Dans le cas particulier d'un arbre poly- gonal, le palier peut comporter, en regard de chacu- ne des faces de l'arbre, une partie ayant sensible- ment la forme d'une plaque parallèle aux génératri- ces de l'arbre, l'une au moins de ces plaques ayant à chacune de ses extrémités au moins deux chambres de répartition situées de part et d'autre du plan de symétrie de la face plane correspondante. Selon une autre caractéristique de l'in- vention, l'une au moins des plaques ne comporte qu'une seule chambre de répartition à chacune de ses extrémités, sensiblement située dans le plan de sy- métrie de la face plane correspondante. L'invention sera mieux comprise à la lec- ture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple purement illustratif et nullement limita- tif, en référence aux dessins annexés dans les- quels: la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un dispositif de préhension d'éléments com- bustibles comportant un arbre mobile équipé d'un palier fluide selon l'invention, la figure 2 est une vue schématique en perspective et partiellement en coupe d'une extrémi- té d'un palier de guidage selon l'invention dans le cas d'un arbre à section carrée, et la figure 3 est une vue schématique en perspective, avec arrachement partiel, des plaques utilisées pour la réalisation du palier de la figu- re 2. La figure 1 est une vue schématique repré- sentant une piscine 1 dans laquelle sont stockés des éléments combustibles 2 Un dispositif 4 de manuten- tion de ces éléments se déplace au-dessus de la pis cine Il comporte une tête de préhension 6 manoeu- vrée à l'aide d'un arbre rectiligne 8 Deux paliers fluides de guidage 10 conformes à l'invention sont fixés à un support 9 solidaire du dispositif 4 et servent à maintenir et à guider l'arbre 8 Le fluide utilisé pour créer un matelas sous pression est l'eau de la piscine, aspirée par la canalisation 3 et refoulée sous-pression dans les paliers 10 à tra- vers la canalisation 5. La figure 2 montre plus en détail une ex- trémité d'un palier tel que 10 utilisé dans l'inven- tion Sur cette figure, on voit que, dans le cas particulier décrit ici, l'arbre 8 est de section carrée, définissant donc quatre faces planes dont l'une, située à gauche de la figure, porte la réfé- rence 12 Le palier est constitué de quatre plaques telles que 13 comportant chacune, de manière classi- que, une arrivée de fluide sous pression 14 débou- chant dans un espace 16 appelé "chambre de réparti- tion" Dans cet exemple, la plaque 13 et la plaque qui lui fait face ne comportent, à leur extrémité visible sur la figure, qu'une seule chambre de répartition 16 en regard de la face correspondante de l'arbre 8 La chambre de répartition 16 occupe presque toute la largeur de la plaque 13 tandis que l'orifice 14 est situé au milieu de la chambre 16, c'est-àdire pratiquement dans le plan de symétrie de la face 11 de l'arbre 8 située en regard de la plaque 13. Au contraire, les plaques 19 et 20, si- tuées en regard des deux autres faces de l'arbre 8, comportent à leur extrémité deux chambres de répar- tition: c'est le cas des chambres 22 et 24 à l'ex- trémité de la plaque 19 qui est située en regard de la face 12 de l'arbre 8 On remarque encore sur la figure 2 que les chambres de répartition 22 et 24 sont situées de part et d'autre du plan de symétrie P de la face 12, ce plan étant perpendiculaire à la face 12 et passant par l'axe de l'arbre 8. La constitution des plaques 19 et 13 ainsi que le rôle des chambres de répartition 22 et 24 vont maintenant être décrits plus en détail en réfé- rence à la figure 3 Sur cette figure, on voit que la plaque 13 comporte à chacune de ses extrémités une seule chambre de répartition telle que 16 ou 17. Au centre de la chambre de répartition 17 débouche une arrivée 26 de fluide munie d'une vis de réglage de pression 28 Un orifice 30, situé à l'intérieur de la chambre de répartition 17, permet le branche- ment d'une prise de pression afin de contrôler la pression du fluide introduit par l'orifice d'arrivée 26 On voit également, dans la partie centrale de la plaque 13, trois orifices 31 permettant l'évacuation du fluide servant à maintenir l'arbre à l'intérieur du palier etqui est introduit par les orifices tels que 26. Sur la figure, on voit également, disposée perpendiculairement à la plaque 13, la plaque 19 qui comporte, à l'une de ses extrémités les deux cham- bres de répartition 22 et 24 dont il a été fait mention plus haut en référence à la figure 2 et à l'autre extrémité deux autres chambres référencées 32 et 34 L'arrachement partiel de la figure 3 mon- tre l'arrivée 36 de fluide dans la chambre 34, cette arrivée étant munie d'une vis de réglage de pression 38.-La chambre 34 comporte également, comme toutes les autres chambres de répartition du dispositif, un orifice 40 de prise de pression La partie centrale de la plaque 19 est percée de trois orifices 41 pour l'évacuation du fluide. Chaque chambre de répartition comporte une arrivée de fluide avec une vis de réglage indi- viduelle et une prise de pression individuelle, ce qui permet de régler la pression du fluide au départ afin de régler de manière précise le positionnement de l'arbre dans son palier. Le fonctionnement de l'appareil est le suivant: l'interposition d'un film fluide sous pression entre l'arbre et les plaques telles que 13 et 19 permet, de manière connue, de maintenir celui- ci à l'intérieur-du palier et d'en assurer le guida- ge sans frottement avec les parois du palier Si la position angulaire de l'arbre par rapport au palier varie accidentellement, par exemple si l'arbre 8 su- bit une légère rotation dans le sens de la flèche F 1 de la figure 3, de telle sorte qu'une partie de la face 12 de l'arbre se rapproche de la chambre de répartition 22 et que l'autre partie s'éloigne de la chambre de répartition 24, on a une augmentation de pression au voisinage de la chambre 22 et une dimi- nution de pression au voisinage de la chambre 24 Le même phénomène se produit au niveau de la plaque (non représentée sur la figure), qui est située en regard de la plaque 19 et lui est identique Un cou- ple est donc créé qui s'exerce sur la face 12 et la face opposée de l'arbre et ramène celui-ci dans sa position initiale (rotation dans le sens de la flè- che F 2) Le dispositif permet donc, une fois que toutes les pressions d'arrivée sont réglées, de maintenir l'arbre automatiquement dans la position angulaire voulue Avant la mise en service, on règle la pression à la valeur désirée dans chaque chambre de répartition à l'aide des vis de réglage telles que 38 et des orifices de prise de pression tels que Ceci permet, au départ, de placer l'arbre exac- tement dans la position voulue par rapport au pa- lier Ensuite, pendant la phase de fonctionnement, la pression restant constante dans chaque chambre -de répartition, cette position est maintenue constante automatiquement par le mécanisme décrit ci-dessus. Le mode de réalisation qui vient d'être décrit s'applique à un arbre à section carrée, mais il est bien entendu que le palier fluide de guidage conforme à l'invention peut être utilisé pour le guidage de n'importe quel arbre de section polygona- le ou d'un arbre de section quelconque, pourvu qu'il présente au moins une face plane parallèle à ses génératrices Par exemple dans le cas d'un arbre à section rectangulaire, les chambres de répartition telles que 22 et 24 seront placées en regard de la face de l'arbre correspondant à la longueur du rec- tangle Dans le cas d'un arbre à section hexagonale, on pourra disposer alternativement le long des faces de l'arbre, une plaque avec deux chambres de répar- tition telle que la plaque 19 et une plaque avec une seule chambre de répartition telle que la plaque 13. Le nombre et la disposition des chambres de réparti- tion sur les plaques du dispositif peut être quel- conque pourvu que l'une au moins des plaques présen- te en regard d'une face plane de l'arbre deux cham- bres de répartition situées de part et d'autre du plan de symétrie de cette face. Ainsi, le dispositif selon l'invention présente des avantages particulièrement intéres- sants puisqu'il permet non seulement d'entraîner l'arbre en rotation à l'aide du palier, mais aussi de maintenir l'arbre automatiquement et constamment dans la position voulue pendant toute la durée des opérations Cette possibilité n'existait pas avec les dispositifs de l'art antérieur dans lesquels le guidage de l'arbre était assuré par des rails ou des barres cylindriques parallèles à l'arbre: la posi- tion angulaire de celui-ci était imposée une fois pour toutes et les installations étaient plus com- plexes et plus encombrantes (donc plus coûteuses) à cause de la présence des barres de guidage et des dispositifs de liaison entre l'arbre et celles-ci A titre d'essai, on a réalisé un palier conforme à l'invention pour guider un arbre à section carrée de mm de côté avec des plaques ayant une longueur totale de 240 mm: il a été possible d'atteindre des vitesses de l'ordre de 4 à 5 m/s sans vibrations, le fluide utilisé étant de l'eau sous pression. Il est bien entendu que l'invention ne se limite pas aux seuls exemples qui viennent d'être décrits mais qu'on peut envisager des variantes sans sortir pour autant du cadre de l'invention C'est ainsi que l'homme de l'art pourra choisir au mieux le nombre et l'emplacement des chambres de réparti- tion et des orifices d'évacuation du fluide dans les plaques ainsi que la forme de celles-ci en fonction de chaque cas particulier. REVENDICATIONS 1 Palier fluide de guidage pour arbre rectiligne cylindrique ou polygonal, ledit arbre ( 8) présentant au moins une face plane ( 12) parallèle à ses génératrices, ladite face plane ( 12) ayant un plan de symétrie qui la coupe suivant une génératri- ce de l'arbre ( 8), caractérisé en ce qu'il comprend, en regard de la face plane ( 12) de l'arbre ( 8), au moins deux chambres de répartition ( 32, 34) dans chacune desquelles débouche une arrivée ( 36) de fluide sous pressiontles chambres ( 32, 34) étant si- tuées de part et d'autre du plan de symétrie de la face plane ( 12) de l'arbre ( 8), les arrivées ( 36) de fluide étant munies chacune d'un réglage individuel de pression ( 38). 2 Palier fluide selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la partie de ce palier située en regard de la face plane ( 12) de l'arbre ( 8) a sensiblement la forme d'une plaque ( 19) paral- lèle aux génératrices de l'arbre ( 8), la plaque ( 19) ayant, à chacune de ses extrémités, au moins deux chambres de répartition du fluide ( 32, 34) situées de part et d'autre du plan de symétrie de la face ( 12) et au moins un orifice d'évacuation du fluide ( 41) dans sa partie centrale. 3 Palier fluide selon la revendica- tion 2, destiné à guider un arbre à section polygo- nale, caractérisé en ce qu'il comprend, en regard de chacune des faces de l'arbre, une partie ayant sen- siblement la forme d'une plaque parallèle aux géné- ratrices de l'arbre, l'une au moins des plaques ( 19) ayant à chacune desesextrémités au moins deux cham- bres de répartition ( 22, 24 et 32,34) situées de part et d'autre du plan de symétrie de la face ( 12) et au moins un orifice ( 41) d'évacuation du fluide dans sa partie centrale. 4 Palier fluide selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce que l'une au moins des plaques ( 13) comporte une seule chambre de réparti- tion ( 17) du fluide à chacune de ses extrémités, ladite chambre de répartition ( 17) étant munie d'une arrivée de fluide ( 26) située sensiblement dans le plan de symétrie de la face correspondante de l'ar- bre, et au moins un orifice ( 31) d'évacuation du fluide dans sa partie centrale. Palier fluide selon la revendica- tion 4, destiné à guider un arbre à section carrée, caractérisé en ce que les plaques ( 19) situées-en regard de deux faces opposées de l'arbre ( 8) compor- tent deux chambres de répartition ( 22, 24 et 32, 34) à chaque extrémité et les plaques ( 13) situées en regard des deux autres faces de l'arbre comportent une seule chambre de répartition ( 16, 17) à chacune de leurs extrémités.