Brevet FR2546426A1 — publié le 19841130

La présente invention se rapporte à un palier en feuille de métal ainsi qu'à son procédé de fabrication, et plus particulièrement à un palier en feuille de métal o une surface d'appui d'une feuille en métal flexible du palier est formée en la contournant, le long de la surface périphérique externe d'une barre ou d'un arbre principal, par un traitement de thermodurcissement, laquelle surface d'appui est ensuite assemblée à un arbre rotatif souhaité, il est ainsi possible de réduire à la fois le couple de démarrage et le couple de rotation et de plus d'améliorer la performance et la rotation à vitesse rapide. Jusqu'à maintenant, on connatt un palier en feuille métallique en tant que palier fluide radial du type à pression dynamique o une seule feuille métallique ou un certain nombre de feuilles sont agencées pour entourer et recevoir un arbre rotatif. Un tel palier en feuille présente, en vertu de la flexibilité inhérente de la feuille en métal, de nom- breuses caractéristiques avantageuses comme une capacité supérieure de support élastique et une forte résistance à la déformation thermique, que l'on ne peut obtenir avec un autre type de palier fluide conventionnel. Il y a deux sortes de paliers en feuille de métal, l'un utilisant la tension appliquée par la feuille ou les feuilles de métal et l'autre utilisant sa rigidité ou sa raideur à la flexion. Parmi les paliers selon l'art antérieur ci-dessus mentionnés, le palier en feuille du type à tension se compose d'un certain nombre d'organes de support qui sont disposés axialement autour d'un arbre rotatif à une dis- tance appropriée les uns des autres pour guider et retenir la feuille en métal, d'une seule feuille en métal tendue autour de l'arbre rotatif au moyen des organes de support de façon que la feuille en métal soit tendue sous une tension appropriée entre ses extrémités axiales opposées, pour ainsi facilement assurer une surface d'appui d'une haute précision pour former une couche de gaz très efficace. En vertu de cette construction, le couple en rotation qui est requis pour ce type de palier en feuille métallique est assez faible, mais cependant il est accompagné d'un couple de démarrage très élevé du fait que la feuille de métal entoure de manière serrée ou serre l'arbre rotatif à l'arrêt. Par ailleurs, on utilise plusieurs types de paliers flexibles à feuille raide comme le type à plusieurs feuilles, le type hydrocèle, le type -à plusieurs boucles et analogues. Tous ces paliers en feuille métallique se compo- sent d'un certain nombre de feuilles en métal formées à la presse qui sont assemblées et fixées à l'enveloppe d'un palier pour recevoir et supporter l'arbre du fait de la raideur à la flexion Il est vrai que, par cette construc- tion courante, le couple de démarrage est considérablement plus faible que celui du palier du type à tension ci-dessus, mais il y a plusieurs inconvénients pouvant être attribués à un fonctionnement indépendant des feuilles respectives de l'assemblage En d'autres termes, il est difficile de garantir une surface d'appui ayant un jeu suffisamment précis, nécessaire pour former une couche effective de gaz, ce qui a pour résultat une haute pression de contact entre la feuille de métal et l'arbre nécessitant un couple élevé de démarrage avec pour résultat une détério- ration des caractéristiques pendant la rotation rapide. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients ci-dessus mentionnés que l'on a rencontrés dans les paliers conventionnels en feuille de métal. En conséquence, la présente invention a pour objet un palier en feuille de métal permettant une rotation de l'arbre devant être reçu, avec un couple minimum aussi bien au démarrage qu'en fonctionnement normal. La présente invention a pour autre objet un procédé de fabrication d'un palier en feuille de métal en formant sa surface d'appui de la feuille de métal en soumettant cette feuille à un nouveau traitement thermique. Le palier en feuille selon l'invention est - construit en retenant une feuille en métal flexible qui est tendue pour entourer un arbre rotatif de toute machine, appareil ou analogue, par un certain nombre d'organes de support qui sont disposés en direction axiale et à une distance appropriée les uns des autres sur le pourtour externe de l'arbre rotatif. La feuille de métal est formée par traitement thermique pour que sa surface d'appui ait un diamètre interne légèrement plus grand que l'arbre rotatif, d'une valeur nécessaire pour produire un jeu prédéterminé, et de plus, la feuille de métal ainsi formée est assemblée à l'arbre correspondant tandis qu'au moins une extrémité axiale est fixée à l'un des organes de support ci-dessus. Le palier en feuille selon l'invention peut être fabriqué à la façon qui suit: - Au lieu d'un arbre rotatif à recevoir, une barre principale ou une tige de référence ayant une surface externe d'un diamètre légèrement plus grand que l'arbre, selon un jeu prédéterminé, est insérée dans la zone o la feuille de métal entourera l'arbre rotatif, ensuite une quantité appropriée de force de tension est impartie par un certain moyen à la feuille de métal de façon que la feuille de métal puisse entourer de manière très serrée la barre principale etsubséquemmentjla feuille de métal et la barre principale sont maintenues à l'état enroulé et introduites dans un four de traitement thermique, et ensuite chauffées et lentement refroidies. Par les étapes ci-dessus, la feuille de métal est formée pour avoir une surface interne d'appui que l'on obtient en contourant exactement la surface externe de la barre principale. Par les étapes ci-dessus mentionnées, la feuille en métal est formée par traitement thermique pour que sa surface d'appui ait un diamètre externe légèrement plus grand que celui de l'arbre rotatif, suffisamment pour qu'il y ait le jeu requis et de plus la feuille de métal est assemblée à l'arbre rotatif de façon que la surface d'appui puisse se trouver face à l'arbre en fixant au moins une extrémité de la feuille à l'organe de support. Eh conséquence, la feuille de métal ne serrera pas l'arbre rotatif même à l'arrêt de rotation, et cela a pour résultat non seulement un très faible couple de démarrage mais également une surface d'appui ayant une haute précision par rapport au jeu. Par ailleurs, des paliers en feuille de métal selon l'invention peuvent être fabriqués en utilisant un ou plusieurs fours de traitement thermique ordinaires ayant été utilisés et reposant généralement sur des techniques connues de traitement thermique. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective montrant la façon de former un palier en feuille de métal selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe agrandie faite suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective montrant un mode de réalisation o une feuille de métal est retenue par les pièces de support en forme de L qui sont fixées à un cylindre externe; et la figure 4 est une vue extrême du mode de réalisation du palier en feuille selon la figure 4. Sur la figure 1, on peut voir la façon de former une surface d'appui sur la feuille de métal utilisée dans le palier en feuille selon l'invention. Sur le dessin, le chiffre de référence 10 désigne un organe pour tendre une feuille en métal en une position prête à l'utilisation, qui se compose de deux disques opposés de retenue 11, d'un premier organe de support 13, d'un second organe de support 14 et d'un troisième organe de support 15. Au centre de chaque disque de retenue 11 est définie une ouverture centrale 12 et les deux ouvertures 12 sont alignées sur le même axe central, lorsqu'elles sont assemblées. Les trois organes de support, du premier au troisième organe 13, 14 et 15 respectivement, sont disposés axialement parallèlement les uns aux autres et sont espacés en des positions divisant également les disques de support 11 en trois sections Chacun des organes de support se compose de deux broches de guidage 16 qui sont placées très près l'une de l'autre et sur le même plan circulaire du disque 11 et d'une broche de support 17 qui se trouve radialement vers l'extérieur et à la même distance de la paire de broches de guidage. Les trois broches de support 17 ont le même diamètre et leurs centres se trouvent sur le même cercle sur le disque de support 11. Une barre principale 20 d'un diamètre externe plus petit que l'ouverture 12, est insérée dans l'espace défini par les deux ouvertures opposées 12 ci-dessus, le diamètre externe de la barre principale étant plus grand que celui de l'arbre rotatif à assembler ultérieurement pour un usage réel, d'un diamètre donnant un jeu pré- déterminé, cependant sa configuration périphérique ne sera pas restreinte à un cylindre rond tel que représenté sur la figure 1. En ce qui concerne la feuille de métal 22, on utilise une feuille qui a été découpée d'une feuille d'acier inoxydable ( 10,w d'épaisseur) pour avoir une largeur légèrement plus courte que la distance entre les deux disques opposés de support 11 et à une longueur appropriée La feuille coupée est tendue en la faisant passer par des passages définis entre la barre principale et les organes de support 13, 14 et 15 en succession, par exemple, en partant du premier organe de support 13, ensuite par le second organe de support 14 et ensuite par le troisième organe de support 15 pour retourner de nouveau au premier organe de support 13, les uns après les autres, et de plus en une séquence, en plus de détail, en prenant un trajet sinueux en étant courbée le long de la surface radialement interne de la broche de guidage 16 du premier organe de support 13, de la surface externe de la barre principale 20, de la surface interne de la première broche de guidage 16 du second organe de support 14, de la face externe de la broche de support 17, de la face interne de l'autre broche de guidage 16 du second organe de support 14 et de nouveau le long de la surface externe de la barre principale 20 en répétant encore la même séquence Deux extrémités longitudinales 23 et 24 de la feuille de métal 22 sont fixées à la broche de guidage 17 par tout moyen approprié comme par exemple en soudant ou analogue, tandis que l'on impartit, à la feuille de métal 22, un effort souhaité de tension par un moyen de mise sous tension, non représenté, afin de serrer la barre principale 20 pour que la feuille de métal 22 puisse être maintenue sous un effort de traction. Quand la feuille de métal a été soudée à la broche de support 17 aux deux extrémités 23 et 24, les parties en surplus de la feuille de métal 22 en dehors de la zone de soudure sont découpées. Ensuite, l'organe 10 étirant la feuille de métal avec la feuille de métal ainsi étirée autour de la barre principale 20 est introduit dans un four de traitement thermique pour un chauffage pendant un temps prédéterminé. La température du four est élevée et maintenue à une valeur proche de la température de traitement en solution, qui varie selon la sorte de l'acier à utiliser, ensuite l'organe chauffé est lentement refroidi. Il est préférable que l'étape de chauffage ci- dessus mentionnée soit effectuée sous vide ou dans une atmosphère d'un gaz neutre ou inerte comme de l'azote -2546426 gazeux ou analogue. La feuille de métal 22 ainsi traitée thermique- ment peut être libérée de l'effort appliqué et elle est plastiquement déformée du fait qu'elle a été chauffée à une température proche de la température de traitement en solution du matériau, donc la feuille de métal 22 a sa surface d'appui 25 que l'on obtient en copiant exactement la surface externe de la barre principale 20. Après avoir fini le traitement thermique, la barre principale 20 est retirée par les ouvertures 12 des disques de retenue 11, et on obtient alors un palier en feuille de métal qui comprend l'organe 10 étirant la feuille de métal et la feuille de métal 22 ayant été étirée dans l'organe 10 et qui a été formée pour avoir une surface requise d'appui 25. Le palier en feuille de métal fabriqué à la façon ci-dessus mentionnée est assemblé à un arbre rotatif dont le diamètre est plus petit que la barre principale 20 d'une quantité suffisante pour former un jeu requis d'appui. -Dans le mode de réalisation ci-dessus expliqué, les deux extrémités de la feuille de métal ont été fixées à la broche de support de l'organe desupport avant le traitement thermique, mais la feuille de métal peut être traitée thermiquement, d'une autre façon, pendant que les deux extrémités sont maintenues par le moyen impartissant la tension, et ensuite les deux extrémités sont fixées à la broche de support. La feuille de métal a été expliquée, dans ce mode de réalisation, comme une simple feuille découpée, mais un certain nombre de feuilles peuvent être utilisées en fixant les deux extrémités longitudinales de chaque feuille à une broche de support, respectivement. Les figures 3 et 4 illustrent un autre mode de réalisation o une feuille de métal est retenue en trois positions de la paroi d'un cylindre externe 30 - Trois fentes 31 sont formées qui traversent la paroi du cylindre externe 30, les fentes ayant des longueurs égales et chaque fente étant définie pour s'étendre axialement à partir d'une extrémité du cylindre jusqu'à michemin près de l'autre extrémité du cylindre, et elles sont circonférentiellement placées de façon à subdiviser également le cercle du cylindre externe 30 en trois sections. Trois organes de support 13, 14 et 15 ayant la même forme et la même dimension sont maintenus en étant partiellement insérés dans les fentes respectives 31. Chacun des organes de support 13, 14 et 15 se compose de deux pièces identiques en forme de L et un côté "A" de chaque pièce est placé symétriquement en relation dos à dos, tandis que la face interne de l'autre côté B de la pièce contacte la face externe du cylindre externe 30 à proximité du bord de la fente respective. Comme on peut le voir sur la figure 4, une barre principale 20 est insérée dans l'ouverture du cylindre externe 30 et trois feuilles de métal sont disposées pour entourer-la barre principale 20 de manière étanche. Deux extrémités opposées de chaque feuille le long de la face circulaire de la barre 20 sont insérées entre les deux côtés correspondants "A" des organes de support 13, 14 et 15 et sont soudées à la partie indiquée en 32 de l'autre côté B de chaque organe en forme de L. L'étape de chauffage pour former la surface requise d'appui 25 est entreprise d'une manière semblable à ce qui a été expliqué dans le mode de réalisation ci- dessus. Après avoir formé la surface d'appui 25, la barre principale 20 est retirée pour constituer un article complet d'un palier en feuille de métal tel que représenté sur la figure 3. Comme on peut clairement le comprendre à la lecture des explications qui précèdent, le palier en feuille de métal selon la présente invention est construit pour avoir une surface d'appui de la feuille de métal qui a été formée en copiant thermiquement la surface externe d'une barre principale ayant un diamètre externe plus grand que celui de l'arbre rotatif de façon à maintenir un Jeu prédéterminé, et de plus les deux extrémités de la feuille sont attachées aux organes de support et sont prêtes à être fixées à un arbre rotatif souhaité. En conséquence, comme la feuille de métal incor- porée dans le palier selon l'invention ne serre pas l'arbre rotatif à l'arrêt, non seulement le couple de démarrage peut être très faible mais on peut également obtenir une surface d'appui de haute précision. En conséquence, la présente invention permet d'obtenir un palier en feuille de métal d'une performance supérieure. Par ailleurs, des paliers en feuille de métal selon l'invention peuvent être fabriqués en utilisant un four ordinaire de traitement thermique sans nécessiter aucun équipement particulier et par conséquent on peut fabriquer économiquement un palier en feuille de métal ayant divers avantages auxquels on ne pouvait s'attendre avec les paliers conventionnels. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Palier en feuille de métal, caractérisé en ce qu'il comprend une feuille de métal flexible ( 22) supportée par un certain nombre d'organes de support ( 13, 14, 15) qui sont espacés les uns des autres à une distance appropriée en direction circonférentielle de l'arbre rotatif à appliquer de façon que ledit arbre rotatif puisse être entouré par ladite feuille de métal, ladite feuille de métal étant formée par traitement thermique pour que sa surface d'appui ait un diamètre suffisamment plus important que celui dudit arbre rotatif pour maintenir un jeu prédéterminé entre ledit arbre rotatif et ladite surface d'appui de ladite feuille de métal lorsque ladite feuille est assemblée audit arbre rotatif en fixant solidement au moins une extrémité de ladite feuille audit organe de support. 2. Palier selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque organe de support se compose de deux pièces en forme de L et est maintenu dans une fente ( 31) formée axialement à travers la paroi d'un cylindre externe ( 30), ladite feuille de métal étant disposée en étant fixée à chaque organe en forme L pour entourer l'arbre rotatif dans ledit cylindre externe. 3. Procédé de fabrication d'un palier en feuille selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on insère, au lieu dudit arbre rotatif, une barre principale dont la surface externe doit correspondre à la surface d'appui dudit palier, et dont le diamètre est plus grand que celui de l'arbre rotatif d'une étendue suffisant pour laisser un jeu prédéterminé, dans une zone o ladite feuille de métal peut entourer ledit arbre rotatif à l'état assemblé; on impartit une force de traction audit moyen en comprimant ladite barre principale par un moyen approprié; on maintient l'organe de support et la feuille de métal à l'état sous tension et on les chauffe dans un four de traitement thermique; on refroidit les organes chauffés pour former la surface d'appui sur la surface de la feuille de métal qui est en contact de force avec ladite barre principale, en étant exactement contourée comme la copie de la surface externe de ladite barre principale. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la feuille de métal est faite en acier inoxydable et le chauffage est effectué dans une atmosphère de vide ou d'un gaz inerte à une température proche de la température de traitement en solution dudit acier inoxydable.