Brevet FR2651845A1 — publié le 19910315

L'invention a trait à un coussinet multilobé dépourvu de rainures d'alimentation en lubrifiant et utilisable en tant que palier hydrodynamique. De nombreuses formes de coussinets de paliers hydrodynamiques ont déjà été proposées en fonction des caractéristiques d'effort auxquelles les paliers doivent résister. La forme la plus simple est celle du palier circulaire, c'est-à-dire dont la paroi interne du coussinet est parfaitement cylindrique à l'exception de rainures axiales ou circonférentielles d'alimentation en fluide de lubrification. Ce palier est intéressant sous de fortes charges. Cependant, lorsque la charge est peu importante, on observe l'apparition de vibrations dont la fréquence est égale à la moitié de la fréquence de rotation de l'arbre. Ce phénomène est appelé tourbillonnement à demi-vitesse et compromet la stabilité du palier. La stabilité peut être renforcée lorsque la paroi interne du coussinet est profilée en lobes, c'est-à-dire en parties en arc de cercle dont les centres de courbure sont distincts. On observe alors cependant une diminution de la capacité à résister aux charges tournantes. L'invention a pour objet un coussinet pour palier hydrodynamique qui permette de concilier une stabilité élevée et une bonne résistance aux charges tournantes, et qui soit donc intéressant en particulier pour Les arbres verticaux munis de rotors déséqui librés. L'inventeur a en effet constaté que Les rainures d'alimentation en lubrifiant, qui sont généra Lement tenues pour nécessaires afin d'évacuer la chaleur produite dans le palier, et qui sont disposées aux raccordements entre les lobes dans le cas des paliers lobés, contribuent à réduire la capacité de résistance aux charges tournantes à cause des brusques variations d'épaisseur du film de lubrifiant produites par ces rainures, et ceci que ces rainures axiales aient une section uniforme sur toute la longueur du coussinet ou au contraire une extension axiale limitée et soient formées en fait d'une succession de rainures en prolongement dans chacune desquelles débouche un conduit d'alimentation. Par opposition à ces coussinets connus, celui qui est le sujet de L'invention est caractérisé en ce que les lobes ont une extension angulaire totale égale à une circonférence. Les lobes peuvent être soient raccordés directement entre eux, ce qui est le cas des lobes centrés, soit raccordés par des bords droits sensiblement radiaux, ce qui est Le cas des lobes décentrés. On va maintenant décrire l'invention plus en détail à L'aide des figures suivantes annexées à titre illustratif et non limitatif : - la figure 1 représente un palier tri lobé selon l'art antérieur ; - les figures 2 et 3 représentent, en vue de face, deux coussinets selon l'invention ; et - la figure 4 représente une application possible de L'invention. La figure 1 représente donc un palier classique constitué de trois Lobes 1, 2 et 3 sur sa paroi interne. Le coussinet est généralement référencé par 4. Les lobes 1, 2 et 3 sont en forme générale d'arc de cercle. O désigne le centre géométrique du coussinet, c'est-à-dire le centre de sa paroi externe cylindrique 5 ; les angles embrassés par les lobes sont respectivement ss1, P2 et 3, et les Lobes sont séparés par des rainures R1, R2 et R3 respectivement entre les lobes 3 et 1, 1 et 2 et 2 et 3. Chacune des rainures R est constituée d'une paroi de fond 6 en arc de cercle et de deux parois radiales 7 et 8 de raccordement aux Lobes adjacents. Les rainures R1, R2 et R3 sont le siège d'un écoulement axial ou circonférentiel de lubrifiant, généralement d'huile, qui remplit l'intervalle entre le coussinet 4 et l'arbre 10. Cet écoulement permet de supprimer la chaleur produite par les frottements. Les rainures R1, R2 et R3 ont des extensions angulaires &gamma;1, 2 et et &gamma;3 : la somme des angles ss et 7 est égale à une circonférence (3600). Les lobes et les rainures sont généralement, mais pas obligatoirement, semblables si bien que P1 = ss2 = ss3 et T = = 'Y3. Si L'on désigne par Oi, 02 et 03 les centres de courbure des lobes 1, 2 et 3, on peut définir un facteur de décentrage t par le coefficient (4,-O) /ss, ob, pour chaque lobe, # est L'angle que fait la droite passant par O et le centre de courbure du lobe par rapport à une référence angulaire fixe (repérée par l'axe X) et O est L'angle de sommet O entre le bord arrière du lobe considéré (suivant Le sens de rotation de l'arbre 10) et la même référence angulaire.Si &alpha; est égal à 0,5, les lobes sont dits centrés ; dans Le cas contraire, où a est supérieur à 0,5, les lobes sont dits décentrés et un coin d'huile se forme en direction des bords avant où le jeu avec L'arbre 10 est plus réduit. Des coussinets à nombre différent de lobes ont également été proposés et peuvent être concernés par L'invention, mais ils ne connaissent pas une très grande vogue car ils sont plus difficiles à fabriquer. Un coussinet 20 conforme à l'invention, représenté figure 2, a une paroi interne composée de trois lobes semblables et décentrés 11, 12 et 13 pour lesquels p est égal à 1200 : les angles 7 sont égaux à zéro, c'est-à-dire qu'il n'y a plus de rainures. Au Lieu de cela, dans ce coussinet 20, les lobes 11, 12 et 13 sont raccordés par des bords droits d'extension radiale référencés 14, 15 et 16. Toutes les sections du coussinet 20 sont semblables à celle représentée, c'est-à-dire que le coussinet 20 est cylindrique, au moins pour sa paroi interne. Dans une réalisation possible, le coussinet 20 est en carbone, les lobes 11, 12 et 13 ont un rayon de courbure égal à 76,45 mm et leurs centres de courbure 011. 012 et 013 sont situés sur un cercle de 0,1 mm de rayon centré sur le centre O du coussinet 20. Les angles f sont égaux respectivement à 360, 1560 et 2760, les angles 8 étant égaux respectivement à 3000, 600 et 1800. Les essais ont montré que, quoique L'absence de rainures ne supprime pas les discontinuités d'épaisseur du film de lubrifiant, la résistance de ce coussinet aux charges tournantes est beaucoup plus importante que dans le cas d'un coussinet à rainures. La figure 3 représente un autre coussinet 30 à trois lobes 21, 22 et 23 centrés, c'est-à-dire qu'ils sont reliés directement entre eux par une arête 24, 25 ou 26 ou, en d'autres termes, que les bords de raccordement entre lobes ont une longueur nulle. Dans ce cas particulier, l'arête pourra etre arrondie ou aplanie sans sortir du cadre de L'invention. La figure 4 représente un exemple de placement du coussinet 20 à l'intérieur d'une pompe à arbre 35 vertical. Le coussinet 20 est maintenu dans une bague d'acier 36 elle-même maintenue dans un bâti 37 à l'aide d'un support formé de deux pivots 38 et 39. La bague 36 et le coussinet 20 peuvent donc basculer par rapport à l'arbre 35 pour une correction automatique du mésalignement. L'ensemble de ces pièces peut isoler le contenu du bâti 37 en une chambre supérieure 40 et une chambre inférieure 41 qui sont alors soumises à une différence de pression. On observe donc un courant permanent, suivant les flèches, à travers le coussinet 20. Ce courant renouvelle le liquide dans le palier et en retire constamment la chaleur produite par frottement. Le débit de liquide peut éventuellement être très faible, surtout dans le cas de liquides peu visqueux tels que l'eau, si bien que la différence de pression n'est pas obligatoirement élevée. Elle peut même être nulle. REVENDICATIONS 1. Coussinet (20) pour palier hydrodynamique ayant une paroi interne formée de lobes successifs (11, 12 13) en arcs de cercle, caractérisé en ce que les lobes ont une extension angulaire totale égale à une circonférence. 2. Coussinet pour palier hydrodynamique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lobes sont raccordés directement entre eux. 3. Coussinet pour palier hydrodynamique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lobes sont raccordés par des bords droits sensiblement radiaux (14, 15, 16). 4. Coussinet pour palier hydrodynamique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est tri lobé. 5. Coussinet pour palier hydrodynamique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi interne est cylindrique.