Brevet FR2567974A1 — publié le 19860124

L'invention concerne une disposition hydrodynamique de pa- lier lisse, en particulier pour paliers radiaux, dans la- quelle au moins un secteur de palier est conçu pour des tou- rillons de palier ou des tourillons d'arbre, en particulier raide à rotation, en particulier pour turbogénérateurs avec adap- tation automatique du jeu de palier ou de la pellicule de lubrifiant. L'inconvénient principal des paliers hydrodynamiques pour turbogénérateurs est que l'arbre a tendance à osciller à de grandes vitesses de rotation. Cet inconvénient ne peut pas toujours être maîtrisé avec les paliers lisses connus à deux ou plusieurs surfaces. Les paliers lisses hydrodynamiques connus pour turbogé- nérateur ont une constitution mécanique relativement coû- teuse Malgré les grands moyens techniques qu'ils nécessi- tent, ils ne sont pas absolument en mesure de maîtriser com- plètement les oscillations susdites. C'est pourquoi l'invention vise à réaliser une disposi- tion hydrodynamique.de palier lisse avec laquelle on puisse, de façon simple, maîtriser les oscillations susdites. Ce problème est résolu selon l'invention par le fait que la pression hydrodynamique régnant dans l'interstice de graissage est transmise, grâce à un canal d'alimentation traversant la surface de glissement du corps de secteur, à une chambre de pression située à l'arrière et agit sur un piston de tension situé dans la chambre. Grâce à cette dis- position, on arrive de façon avantageuse à ce que l'épais- seur de la pellicule de lubrifiant sur le secteur de ten- sion reste à peu près constante et plus précisément, indé- pendamment des paramètres de fonctionnement comme, par exem- ple, la charge spécifique, la grandeur de la vitesse circon- férentielle, la viscosité du lubrifiant et la dilatation thermique. Dans le cadre de l'invention, il est, en outre, avanta- geux que la régulation de la pression sur le piston de ten- sion s'effectue exclusivement automatiquement depuis l'in- terstice de graissage et que donc, aucun régulateur étran- ger superposé c'est-à-dire supplémentaire n'est nécessaire. L'épaisseur de la pellicule de lubrifiant sur le secteur de tension, fixée par la construction, est due à une balance de pression se réglant automatiquement qui se constitue en- tre la force d'action régnant dans l'interstice de graissage et la force de réaction sur le piston de tension. Par suite, les effets des variations des paramètres de fonctionnement mentionnés plus haut sont compensés de façon simple, effica- ce et surprenante. Pour éviter une excitation d'oscillations à travers le système de piston, il est nécessaire de maintenir une petite vitesse de réaction du piston. Pour obtenir cette inertie désirée, on propose selon l'invention de maintenir la sec- tion des canaux d'alimentation aussi petite que possible, au maximum 5 % de la surface de glissement du secteur de tens- ion. La disposition selon l'invention peut être prévue écono- miquement et sans grands moyens techniques dans des paliers lisses hydrodynamiques de construction simple - comme les paliers lisses à plusieurs surfaces - ou encore de construc- tion plus coûteuse - comme les paliers lisses à secteurs de basculement puisque des tolérances étroites ne sont plus nécessaires. On explique plus précisément l'invention à propos des dessins dans lesquels: ! la figure 1 montre en coupe une disposition de palier lisse à secteurs de basculement; la figure 2 représente un détail agrandi de la figure 1 dans la région du secteur de tension la figure 3 montre un graphique d'une distribution pos- sible de pression sur toute la longueur d'un interstice de graissage et aussi, à titre d'exemple, deux positions possi- bles du canal d'alimentation, et la figure 4 représente un secteur de tension en perspec- tive éclatée. La figure 1 montre une disposition de palier lisse à sec- teur de basculement pour le montage d'un arbre tournant 1, comportant trois secteurs de palier dont les deux secteurs porteurs sont désignés chacun par 2 et l'unique secteur de tension, dans son ensemble par 3. Comme l'illustre la figu- re 1, les segments 2 et 3 sont différents dans leur consti- tution et, comme on l'expliquera plus loin, aussi dans leur mode de fonctionnement. Les secteurs porteurs 2 sont des secteurs normaux de pa- lier qui sont arrêtés par des goujons de fixation 6 situés sur l'anneau de retenue 4 et s'engageant dans les trous de fixation 5. Leurs surfaces de glissement sont désignés par 7. Comme le montrent en particulier les figures 2 et 4, le secteur de tension 3 est essentiellement formé d'un corps de secteur 8 avec surface de glissement 7' et du piston de ten- sion 9. Dans le corps de secteur 8 est formée une chambre 10 dans laquelle se trouve le piston de tension 9. Comme le montrent, en outre, les figures, le piston de tension 9 pré- sente un espacement libre 11 ainsi qu'un épaulement circon- férentiel 12 contre lequel s'applique un anneau d!étanchéité 13. Comme on peut le voir par la figure 2, le piston de ten- sion et le corps de secteur 8 forment une chambre de pres- sion 14 dans laquelle se termine un canal d'alimentation 15 passant à travers la surface de glissement 7' et disposé excentriquement par rapport au centre 21. Le piston de ten- sion 9 et le corps de secteur 8 sont retenus dans une posi- tion relative excluant la rotation par des éléments qui se correspondent comme la goupille de fixation 16 et le trou de fixation 17. L'arrêt du piston de tension 9 sur l'anneau de retenue 4 est assuré ici aussi, comme dans le cas des sec- teurs porteurs 2, par un goujon de fixation 6 qui s'engage dans un trou 5. Le sens de rotation de l'arbre 1 est indiqué par la flèche 18 et l'interstice de graissage est désigné par 20. Le mode de fonctionnement du secteur de tension 3 est décrit ci-après: Aussitôt que l'arbre 1 est mis en rotation, il se constitue automatiquement une pellicule hydrodynamique de lubrifiant 22 dans l'interstice de graissage 20. Du lubri- fiant afflue par le canal d'alimentation 15 à la chambre de pression 14 jusqu'à ce que celle-ci soit remplie et- que la force appliquée au corps de secteur 8, c'est-à-dire la for- ce d'action et de réaction, soit égale des deux côtés. Ainsi qu'il est connu et représenté sur la figure 3, la pression hydrodynamique dans l'interstice de graissage 20 est moindre dans les régions initiale et finale de sa longueur L qu'au milieu 21 de la surface de glissement 7'. C'est pourquoi il est apparu avantageux de prévoir le canal d'alimentation 15' dans la région de l'élévation de pression et le canal d'ali- mentation 15 dans la région de la baisse de pression de l'in- terstice de graissage 20 - relativement au sens de rotation 18. Par cette mesure, on évite dans la plus large mesure les influences des paramètres de fonctionnement. Il est apparu que la distance 23 du canal d'alimentation 15, 15' au centre 21 (= 60 % de la longueur L de l'interstice de graissage) de la surface de glissement 7' du corps de secteur 8 représente au minimum 10 % de la longueur de la surface de glissement, au maximum 40 %. A gauche de la figure 3, le canal d'ali- mentation 15 est indiqué à 82 % de la longueur L de l'inter- stice de graissage, soit une excentrité de 82 - 50 = 32 % par rapport au centre. Ici donc, le canal d'alimentation 15 est disposé dans la région de pression diminuant particuliè- rement fortement. A droite de la figure 3, comme variant, la position du canal d'alimentation 15' est indiquée à 16 % de la longueur L de l'intersticede graissage 20. Cela correspond à une excen- tricité de 50 - 16 = 34 % Toutefois, en fin de compte, la position optimale du ca- nal d'alimentation 15, 15' dépend de la géométrie de l'inter- stice de graissage, de la grandeur du piston de serrage et de l'épaisseur désirée de l'interstice de graissage. La figure 4 montre l'exécution du secteur de tension 3 selon les figures 1 et 2. La surface 24 du piston de tension 9 est ici sphérique, mais il peut suffire que la surface 25 du corps de segment 8 soit cylindrique, comme représenté. L'invention n'est pas limitée à l'utilisation de lubri- fiants liquides, mais on peut aussi utiliser des lubrifiants gazeux(comme par exemple l'air. On peut aussi utiliser des paliers qui comportent plus d'un secteur de tension 3, les secteurs pouvant être disposés aussi bien radialement qu' axialement. De même, dans un mode d'exécution non représen- té, un secteur de tension 3 peut être muni de plusieurs pis- tons de tension 9. -R E V E N D I C A T I ONS- 1) Disposition hydrodynamique de palier lisse dans laquelle, au moins un secteur de palier constitue un sec- teur de tension, pour tourillons de palier ou tourillons d'arbre, en particulier à rotation rapide, avec adaptation automatique du jeu de palier ou de la pellicule de lubri- fiant, caractérisée en ce que la pression dans l'interstice de graissage (20) est transmise, grâce à un canal d'alimen- tation (15, 15') traversant la surface de glissement (7') du corps de secteur (8), à une chambre de pression (14) si- tuée à l'arrière et agit sur un piston de tension (9) si- tué dans la chambre (10). 2) Palier lisse selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le canal d'alimentation (15, 15') du corps de secteur (8). est, de préférence, disposé hors du centre (21) de la surface de glissement (7'). 3) Palier lisse selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce que la distance (23,23') du canal d'alimentation (15, 15') au centre (21) de la sur- face de glissement (7') du corps de secteur (8) représente au moins 10 % de la longueur de la surface de glissement, au maximum 40 %. 4) Palier lisse selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que la section des ca- naux d'alimentation (15) représente au maximum 5 % de la surface de glissement (7') du secteur de tension (3). ) Palier lisse selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que les secteurs de pa- lier (2,3) sont des secteurs de basculement cylindriques ou sphériques et qu'en particulier, le contour de soutien du piston de tension (9) est sphérique (24). 6) Palier lisse selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que le piston de tension (9) présente un épaulement circonférentiel (12) pour l'ap- plication d'un anneau d'étanchéité (13).