Brevet FR2515287A1 — publié le 19830429

La présente invention concerne un dispositif de centrage et de préhension pour rotors montés sans contact, en particulier dans des paliers magnétiques. Dans des montages connus de ce type, à cause de l'entrefer présent entre l'arbre du rotor et le palier on ne peut éviter les mouvements radiaux non contrôlés du rotor lorsqu'il est disposé verticalement, au passage de fréquences critiques de flexion Ces mouvements provoquent des oscillations et des vibrations du rotor et peuvent être la cause d'endommagements considérables des paliers du rotor. Ceci s'applique essentiellement aux "paliers de préhension de fonctionnement en cas d'urgence ou d'amor- tissement pour rotors à rotation rapide ou surcritique" selon les documents suivants: 1 DE-AS 2 658 925 2 DE-OS 2 711 065 3 DE-OS 2 821 177 Le palier de fonctionnement de secours selon le premier documentqui n'est approprié seulement que pour un montage vertical et non un montage horizontal du corps du rotor, ne vient à agir que si une amplitude déterminée d'oscillations d'arbre est dépassée et side ce fait Sla force centrifuge nécessaire est produite, cette dernière de son côté diminuant successivement jusqu'à la valeur nulle le jeu du palier ou l'entrefer annulaire d'air( 28) Si cependant avant le moment de sa mise en action à cause de la force centrifuge,survient une détérioration quel- conque ou une situation de détérioration qui n'a pas pour conséquence la production d'une force centrifuge, dans un palier, ses effets désavantageux indiqués ci-dessus nepeuvent, à tout le moins, pas être exclus. Les paliers de préhension et d'amortissement selon les documents 2 et 3 ci-dessus sont-des paliers d'amortissement qui ne deviennent efficaces que lorsqu'il y a des oscillations radiales de rotor dont les amplitu- des sont plus importantes que l'intervalle de palier mdxre, qui se trouve entre l'arbre de rotor et le palier. Même ici s'applique de la même manière ce qui est indiqué ci-dessus)à savoir que des oscillations d'arbre peuvent provoquer des fatigues non contrôlables et dommageables de tous les paliers par des forces centrifuges et des vibrations, bien avant d'atteindre la valeur d'intervalle, c'est-à-dire bien avant l'effet d'amortissement du palier. Le problème qui est à la base de la présente invention est de produire un dispositif du type désigné ci-dessus comprenant des moyens simples à l'aide desquels, tant dans des rotors montés horizontalement que dans des rotors montés verticalement, on peut réaliser à titre de secours, lorsque survient une perturbation dans l'un ou dans tous les paliers de rotor,par exemple par réduction ou suppression de leur force portante, et de façon immé- diate, c'est-à-dire simultanément avec la survenance d'une telle perturbation, un montage mécanique de rotor avec centrage simultanépjusqu'à la cessation de la perturbation. On résout ce problème selon la présente inven- tion en ce que le dispositif est parallèle au-palier de rotor de service et formé par un coussinet rotatif qui est muni d'au moins une surface d'extrémité de centrage et de portée, cette dernière pouvant être amenée en contact de portée et de centrage par frottement avec une surface annu- laire correspondante d'un collet du rotor, lors d'un mouve- ment axial relatif entre rotor ou arbre de rotor et coussi- net. Dans des variantes avantageuses de l'objet de l'invention on peut prévoir que la surface de centrage et de portée du coussinet et du collet de rotor soit annu- laire et conique et que le coussinet puisse être poussé avec sa surface de portée et de centrage axialement contre la surface de portée et de centrage du collet du rotor, par des organes mobiles à déclenchement rapide, formés par au recoins un aimant agissant contre la force de ressorts et par un manchon coulissant, le rotor étant monté dans des paliers mragnétiques, et le ou les aimants étant reliés électriquement avec les aimants des autres paliers de rotor; et que finalement le coussinet soit monté dans des paliers à roulement ou coulissants qui sont fixés dans un bottier de paliers, lequel est connecté à un manchon coulissant. Le dispositif selon la présente invention a ainsi l'avantage essentiel qu'il entre en action simulta- nément avec une perturbation, par exemple lors de l'inter- ruption de l'alimentation en courant des aimants de paliers et prend en charge le montage et le centrage du rotor jusqu'à l'élimination de la perturbation, sans interrom- pre la marche du rotor ou même sans avoir à démonter les paliers, de telle manière qu'il ne puisse pas y avoir du tout d'oscillations de balourd et de vibrations du rotor, ce qui fait qu'on garantit constamment un fonctionnement ininterrompu exempt de panne. La présente invention va maintenant être décrite à propos de deux exemples de réalisation et à l'aide des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente le palier de préhension et de centrage dans une première forme de réalisation pour rotors montés horizontalement et verticalement, à l'état non actif; la figure 2 montre le palier selon la figure l à l'état actif; et la figure 3 représente le palier de préhension et de centrage dans une deuxième forme de réalisation pour rotors montés verticalement. Les figures l et 2 montrent un rotor ou un arbre de rotor l comportant un dispositif de préhension et de centrage 11 incorporé dans un boîtier 10 Les autres paliers non montrés du rotor sont des paliers par exemple magnéti- ques sans contact et comportent un intervalle de portanbe plus important que l'espace annulaire' radial S et l'espace annulaire axial R mentionnés ci-après. Le dispositif de centrage et de préhension il est constitué essentiellement par un manchon de portée et de centrage 3 muni d'un cône de centrage 2 et qui est monté, de façon à pouvoir tournerpar exemple dans des paliers à roulement 13 Les paliers à roulement 13 montrés ici sont maintenus à l'extérieur et axialement par deux bagues de maintien externes 14 et 15 1 esquelles sont vissées avec un manchon coulissant 4 A l'aide des deux bagues de main- tien 16 et 17 internes vissées avec le coussinet 3, ce dernier constitué en compagnie du palier à roulement 13 et des bagues de maintien externes 14 et 15,ainsi que du manchon coulissant 4, le dispositif de centrage et de pré- hension 11 qui peut se déplacer axialement par rapport à l'arbre du rotor 1 et qui est verrouillé en rotation par un ou plusieurs ressorts d'ajustage 9 Dans la position normale de fonctionnement du rotor, c'est-àdire dans la position inactive du dispositif de centrage et de préhen- sion 11, celui-ci se trouve dans la position montrée à la figure 1 dans laquelle une bride 18 du manchon coulissant 4 est attirée axialement par une bague magnétique 5 incor- porée dans le bottier 10 ou par plusieurs éléments indivi- duels disposés sur la périphérie De ce faittout le dispo- sitif de centrage et de préhension 11 est poussé axiale- ment contre plusieurs ressorts de compression 6 maintenus dans une plaque 19 vissée sur le bottier 10 et répartis à la périphérie, et contre la plaque 19 même. Dans cette position du palier de préhension il y a un entrefer radial S et un entrefer axial R, entre la surface conique annulaire de centrage et de portée 2 du coussinet 3 et une bague de centrage et de portée ou collet 7-fixée au rotor 1 et réalisée de manière correspondante sous forme conique. La figure 2 montre le dispositif de centrage et de préhension 11 dans sa position active dans laquelle l'aimant ou les aimants 5 sont mis hors circuit et o, de ce faitle dispositif de centrage et de préhension 11 est poussé par les ressorts 6 contre la bague de centrage ou collet 7 du rotorde telle manière que les intervalles S et R ont une valeur nulle Par contre,il en est résulté entre la plaque 19 et le dispositif Il un intervalle 20 et entre l'aimant 5 et la bride 18 un intervalle 21 La sur- face conique de centrage et de portée 2 du coussinet 3 et de la bague de centrage 7 doit être réalisée avec un couple frottant approprié 22 Le ou les aimants 5 sont reliés électriquement aux aimants de paliers de tous les paliers de rotor. Par conséquentélorsqu'à la suite d'une pertur- bation de fonctionnement, par exemple interruption de courant, les aimants de paliers du rotor 1 n'ont plus de courant et ainsi deviennent inactifs en tant que paliers, les aimants 5 deviennent aussi simultanément sans courant et sans efficacité,si bien que le dispositif de centrage et de préhension 11 est amené par les ressorts 6 de la position de la figure 1 dans la position active de la figure 2 Le déséquilibrage de marche du rotor résultant, lors de l'interruption du courant, de l'inter- valle des paliers magnétiques qui ne porte plus, est ainsi éliminé à nouveau immédiatement par le contact de surface entre le coussinet 3 et la bague de centrage 7, c'est-à- dire que le rotor est centré et reçu sur les surfaces coniques de contact 2 On évite ainsi que les éléments de montage du rotor et que le rotor même ne soient endom- magés. Dés que l'arrivée de courant est rétablieles aimants des autres paliers de rotor,et ainsi également les aimants 5 du dispositif de centrage et de préhension 11 deviennent à nouveau efficaces, c'est-à-dire que les intervalles de portée des autres paliers ont à nouveau une portance et que le dispositif il est attiré à nouveau vers la gauche vers la position de repos montrée à la figure 1 De ce fait,le contact de la surface conique de centrage 2 est interrompu et les intervalles S et R entre la bague de centrage de rotor 7 et le coussinet 3 sont rétablis. Au lieu du dégagement par les aimants 5, on peut,selon une autre forme de réalisation envisageable de l'invention-réaliser le mouvement axial du coussinet 3 également par une unité à cylindre et piston pneumatiques ou hydrauliques par l'intermédiaire d'une conversion élec- trique de signal. La dispositif de centrage et de préhension montré à la figure 3 comporte, avec un rotor 50 disposé verticale- ment, également un manchon de centrage et de portée 52 monté de façon à pouvoir tourner dans des paliers de roule- ment ou de coulissement 51 et qui est muni sur ses deux faces d'extrémité (ou seulement sur l'une d'entre elles) d'un cône interne Le coussinet 52 et les bagues de portée et de centrage 54, 56 doivent comporter un couple frottant approprié 59 Le coussinet 52 pénètre avec son cône interne dans des bagues de centrage et de portée 54 et 56 munies d'un cône externe correspondant et qui sont fixées au rotor 50 En fonctionnement normaljon trouve également un inter- valle radial U et un intervalle annulaire vertical V entre la bague de centrage 54 et 56 fixée sur le rotor 50 et le manchon de centrage et de portée 52 A l'aide d'une bague d'espacement 58 on peut régler la position verticale du manchon de portée et de centrage 52 et du rotor 50 de telle manière qu'entre la surface conique de portée et de centrage il y ait des intervalles plus faibles U et V que l'intervalle de portance des paliers sans contact du rotor en fonctionnement normal. Si par contrepar une interruption de courant ou autrement 1 les aimants de paliers des autres paliers de rotor deviennent privés de courant et ainsi sans action, le rotor 50 avec sa bague de centrage 54 vient en contact, à cause de son poids propreavec le manchon de centrage 52, ce qui permet également un centrage et un support simul- tané du rotor dans le manchon 52. Si en outre l'interruption de courant provoque une poussée vers le haut qui s'oppose au poids du rotor, le centrage et la portance ont lieu entre la bague de cen- trage 56 et le manchon de centrage 52 Dès que la pertur- bation est à nouveau éliminée, le rotor se soulève des surfaces coniques de palier et de centrage et retourne à sa position normale de marche. REVENDICATIONS 1 Dispositif de centrage et de préhension pour rotors montés sans contacten particulier dans des paliers magnétiques, caractérisé en ce que le dispositif est parallèle au palier de service du rotor et est formé par un coussinet rotatif ( 3) qui est muni sur sa face avant d'au moins une surface de centrage et de portée ( 2), cette dernière pouvant être amenée en contact de portée et de centragedéterminé par friction lors d'un mouvement axial relatif entre rotor ou arbre de rotor ( 1) et cous- sinet ( 3), avec une surface annulaire correspondante d'un collet ( 7) du rotor. 2 Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la surface de centrage et de portée ( 2) du coussinet ( 3) et du collet ( 7) de rotor est annulaire et conique. 3 Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le coussinet ( 3) peut être poussé avec sa surface de portée et de centrage ( 2) par des organes mobiles déclenchables rapidement ( 4, 5, 6, 18), contre la surface de portée et de centrage du collet ( 7) du rotor ( 1). 4 Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce que les organes mobiles sont formés par au moins un aimant ( 5) agissant contre la force de ressorts ( 6) et par un manchon coulissant ( 18). Dispositif selon la revendication 4, utilisé avec un rotor monté dans des paliers magnétiques, caracté- risé en ce que le ou les aimants ( 5) sont reliés électri- quement aux aimants des autres paliers du rotor ' 6 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que le coussinet ( 3) est monté dans des paliers à roulement ou coulissants ( 13) qui sont fixés dans un bottier de paliers ( 14, 15, 16, 17), lequel est relié à un manchon coulissant ( 4). 7 Dispositif selon la revendication 1, utilisé avec un rotor monté verticalement, caractérisé en ce que les surfaces de la bague de portée et de centrage du rotor ( 50) et du coussinet ( 52) peuvent être mises en contact l'une avec l'autre par le poids propre du rotor. 8 Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le coussinet ( 3) peut être poussé avec sa surface de portée et de centrage ( 2) axialement contre la surface de portée et de centrage du collet ( 7) du rotor ( 1) par une unité à cylindre et piston hydrauli- ques ou pneumatiques par l'intermédiaire d'une conversion électrique de signal.