Brevet FR2527652A1 — publié le 19831202

L'invention concerne un support élastique pour rotor à rotation rapide, notamment pour le support de roulements de machines à filer à rotation rapide. Pour assurer une longévité satisfaisante aux roulements de rotor, on utilise des éléments amortisseurs de formes dif- férentes permettant aux roulements de fonctionner en dé-it d' effets fâcheux de déséquilibrage du rotor Dans les machines à filer de la nouvelle génération, à vitesses de rotor allant de 60 000 à 80 000 tours/mn, il est capital que les éléments amortisseurs soient parfaitement conçus Les supports de ro- tor connus jusqu'à présent ne satisfont que rarement à toutes les conditions nécessaires pour qu'un support à amortissement élastique fonctionne uniment, notamment en ce qui concerne la fixation des roulements au rotor à l'intérieur de l'enveloppe du mécanisme de filature, la dissipation de chaleur, la faci- lité de montage et de démontage et la limitation du déport radial en vue d'éviter un contact entre le rotor et le couver- cle de l'enveloppe Il est tout aussi important d'assurer une relubrification parfaite et de réduire le plus possible 1 ' écoulement d'air à travers le système de roulement, qui pro- voque un vieillissement indésirable du lubrifiant et une con- tamination des cages de roulement. Pour le support du rotor, on utilise surtout un roulement à double rangée de billes, dont la cage extérieure est insérée dans un manchon positionné à l'intérieur de l'enveloppe du mécanisme de filature au moyen d'éléments élastiques Ces ty- pes de supports sont utilisés avec succès dans des machines à filer à vitesses de fonctionnement allant jusqu'à 60 000 tours/mn mais sans toutefois résoudre les problèmes posés par les pressions s'exerçant aux extrémités des roulements. Par des trous d'air ménagés dans l'enveloppe s'écoule une quan- tité d'air excessive qui fait que le volume intérieur se trou- ve bouché, notamment par des fibres de la matière en cours de filature, ce qui affecte le fonctionnement du roulement, ren- dant assez difficile l'entretien et le maintien en état de la machine. Certaines solutions consistent à répartir l'effet de sup- port entre deux roulements indépendants, l'élément élastique disposé sur le roulement le plus fortement chargé ayant au moins deux fois plus de pouvoir amortisseur que l'élément élastique de l'autre roulement Mais dans ce cas aussi, 1 ' écoulement d'air à travers les roulements subsiste encore et, de plus, il n'est pas tenu compte du risque de déport radial, d'autant plus accusé que l'élément élastique le moins rigide est associé au roulement le plus fortement chargé Dans une autre structure connue, l'arbre de rotor est aussi supporté dans deux roulements logés dans un manchon en métal léger et à paroi mince, supporté dans la cavité d'enveloppe du mécanis- me au moyen d'éléments élastiques Entre ces deux éléments sont disposés des moyens permettant à de l'air d'accéder à 1 ' intérieur du volume défini entre le manchon et la paroi inté- rieure de l'enveloppe Cette configuration a pour effet de réduire le gradient de pression existant sur les faces d'ex- trémité des roulements, mais sans toutefois limiter le déport radial qui dépend de la poussée axiale et des forces centri- fuges agissant sur l'arbre de rotor De plus, les exigences de montage aisé et sirple n sont pas satisfaites et la fabri- cation de l'ensemble de la structure prend du temps Dans les conceptions les plus récentes à roulements à double rangée de billes et à supports élastiques, comportant un manchon d'écar- tement surplombant les bords de la cage extérieure du roul e- ment ainsi qu'un joint d'arbre double, il existe une communi- cation vers le milieu entre les volumes situés à l'extérieu des faces d'extrémit 6 de la cage de roulement, ce qui assure la circulation de l'huile de lubrification La circulation d- air à travers le roulement est interdite au moyen de boucliers d'arbre et de conduits à forte section reliant le volume désf- ni sous les boucliers à l'atmosphère extérieure Sont consf- rés comme des inconvénients de cette configuration: le déport du centre de gravité du rotor et, en outre, l'importance du prix de revient du à la complication de la structure En outre, en cas de panne totale, on ne peut se contenter de remplacer simplement le roulement en utilisant les autres composants i-in tacts. On peut triompher dans une grande mesure des inconvé- nients cités plus haut grâce au support élastique pour rotor à rotation rapide selon la présente invention Ce support est composé d'un roulement à double rangée de biles, d'un arbre portant un rotor en porte-à-faux emmanché à la presse, d'un manchon central dans lequel est logée la cage de roulement extérieure et d'éléments d'amortissement élastique situés aux faces d'extrémité du manchon central fixé dans l'enveloppe du mécanisme de filature Le principe de l'invention réside-: en ce que l'alésage du manchon central est réalisé du côté rotor à un diamètre dont la tolérance est juste suffisante pour permettre la rotation du moyeu de rotor et dont la gran- deur est au moins égale au diamètre extérieur du roulement. Sur les extrémités, taillées en gradin, du manchon central, des éléments d'amortissement élastique sont fixés du fait que leurs pièces internes présentent des épaulements reposant contre les flancs de gradin du manchon central Ces épaule- ments dont les diamètres présentent, par rapport à ceux des orifices marginaux intérieurs à l'enveloppe du mécanisme de filature, des écarts en moins égaux à la hauteur des intersti- ces-limites s'étendent par leur périphérie extérieure jusqu' à la périphérie de ces orifices marginaux Le principe de l'in- vention réside encore en ce que: aux pièces intérieures des éléments d'amortissement élastique sont fixées, par traitement de vulcanisation, des pièces centrales en caoutchouc, celles- ci étant elles-mêmes fixées de la même manière à des pièces extérieures qui sont contiguës à la périphérie d'orifices mar- ginaux de l'enveloppe; en ce que le volume défini dans l'en- veloppe est relié à un autre volume défini entre les faces d'extrémité du moyeu de rotor et du roulement par des orifices supplémentaires ménagés dans la partie marginale du manchon central; en ce que des trous d'air sont ménagés dans les bou- cliers perforés; et en ce que, dans la partie marginale de l'enveloppe située du côté entraînement est ménagée une échan- crure dans laquelle est logée une pièce rapportée élastique. Le support selon l'invention permet de réduire sensible- ment le nombre de particules d'impuretés et donc d'accroître considérablement la longévité Des éléments d'amortissement élastique permettent d'obtenir l'amplitude de déport nécessai- re indépendamment des dimensions de l'interstice d'étanchéité. Le support permet de porter la vitesse du rotor au-delà de 000 tours/mn 1 et son prix de revient est relativement mo- déré La surveillance ainsi que l'entretien en cours de fonc- tionnement sont rapides et simples. Un support élastique selon la-présente invention est re- présenté à titre d'exemple sur la figure unique du dessin an- nexé, qui est une vue en coupe droite de l'ensemble de l'agen- cement. Le manchon central 1 contient un roulement à double ran- gée de billes 4 dans lequel tourillonne l'arbre 2 sur lequel est emmanché à la presse un rotor en porte-à-faux 20 Sur les extrémité, taillées en gradin, du manchon central 1 sont fixés des éléments d'amortissement élastique composés de pièces internes 16 et externes 15 entre lesquelles sont interposées des pièces centrales en caoutchouc 17, fixées par traitement de vulcanisation Les pièces internes 16 présentent des épau- lements 18 qui reposent contre les flancs de gradin du manchon central 1 et s'étendent jusqu'à la périphérie d'orifices mar- ginaux 19 ménagés dans l'enveloppe 7 du mécanisme de filature. Les diamètres extérieurs des épaulements 18 présentent, par rapport aux diamètres des orifices marginaux 19, un écart en moins égal à la hauteur h des interstices-limites 6 Les élé- 29 ments d'amortissement élastique reposent par leurs pièces ex- ternes 15 contre la périphérie des orifices marginaux 19 L' alésage 3 du manchon 1 est ménagé, du côté du rotor 20, avec une tolérance permettant la rotation de ce rotor 20 Ainsi, une étanchéité sans contact s'établit entre le moyeu 5 et 1 ' alésage 3 du manchon central 1 Le diamètre de cet alésage 3 est au moins égal ou-supérieur au diamètre externe du roule- ment 4 Dans le manchon central 1 sont ménagés, du côté du ro- tor 20, des orifices supplémentaires 9 reliant le volume inté- rieur 8 de l'enveloppe à un autre volume 10 ménage entre les faces d'extrémité du moyeu de rotor 5 et du refoulement 4 Ces orifices supplémentaires 9 sont recouverts par des écrans 11. Les trous d'air 12 intérieurs à l'enveloppe 7 sont garnis ex- térieurement d'écrans ajourés 21 Dans la partie marginale de l'enveloppe 7 située du côté entraînement est ménagée une échancrure 14 dans laquelle est placée la pièce rapportée élastique 13 Cette encoche 14 sert à enserrer les extrémités de l'enveloppe 7 et ainsi à assurer l'étanchéité rigoureuse du volume interne Entre le manchon central l et l'enveloppe 7 est interposé un élément en matériau conducteur de l'élec- tricité destiné à dissiper l'électricité statique L'élément d'amortissement élastique situé du côté du rotor absorbe seu- lement les forces agissant radialement, tandis que l'élément d'amortissement élastique situé du côté opposé, d'entraînement, absorbe en dehors des forces agissant radialement celles agis- sant axialement y compris le couple. REVENDICATIONS 1 Support élastique pour rotor à rotation rapide et no- tamment pour machine à filer à extrémité ouverte composé d'un roulement à double rangée de billes, d'un arbre sur lequel un rotor en porte-à-faux est emmanché à la presse, d'un manchon central dans lequel est logée la cage de roulement extérieure et d'éléments d'amortissement élastique situés aux deux extré- mités du manchon central fixé dans l'enveloppe du mécanisme de filature, caractérisé en ce que l'alésage ( 3) du manchon central ( 1) est ménagé, du côté du rotor ( 20), à un diamètre dont la tolérance est celle nécessaire à la rotation du moyeu ( 5) du rotor ( 20) et dont la grandeur est au moins égale à celle du diamètre extérieur du roulement ( 4), tandis que sur les extrémités, taillées en gradin, du manchon central ( 1) des éléments d'amortissement élastique sont fixés au moyen de leurs pièces internes ( 16) munies d'épaulements ( 18) qui repo- sent contre les flancs de gradin du manchon central ( 1) et en ce que les épaulements ( 12) z-dont les diamètres présentent, par rapport à ceux d'orifices marginaux ( 19) intérieurs à l V enveloppe ( 7) du mécanisme de filature, un écart en moins ëgal à la hauteur (h) des interstices- limites ( 6) s'étendent pcar leur pourtour extérieur jusqu'au pourtour de ces orifices niar, ginaux ( 19). 2 Support élastique selon la revendication 1, caractér-4- sé en ce qu'aux pièces internes ( 16) des éléments d'amortisse-u ment élastique sont fixées, par traitement de vulcanisation, des pièces centrales ( 17) en caoutchouc, celles-ci étant elles- mêmes fixées de la même manière à des pièces externes ( 15) qu J sont contiguës à la périphérie des orifices marginaux ( 19) de l'enveloppe ( 7). 3 Support élastique selon les revendications 1 et 2, ca- ractérisé en ce que le volume intérieur ( 8) de l'enveloppe ( 7) est relié à un autre volume ( 10), défini entre les faces d'ex- trémité du moyeu ( 5) du rotor ( 20) et du roulement ( 4), par des orifices supplémentaires ( 9) ménagés dans la partie mar- ginale du manchon central ( 1). 4 Support élastique selon les revendications 1 à 3, ca- ractérisé en ce que des trous à air ( 12) sont ménagés dans des écrans ajourés ( 21). Support élastique selon une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que, dans la partie margina- le de l'enveloppe ( 7) située du côté entraînement, est ména- gée une échancrure ( 14) dans laquelle est logée une pièce rapportée élastique ( 13).