Brevet FR2700821A1 — publié le 19940729

PALIER HYDRODYNAMIQUE A FILM FLUIDE La présente invention concerne un palier hydrodynamique à film fluide. Un tel palier est adapté pour créer un film fluide entre un fourreau et un arbre rotatif. L'arbre rotatif ainsi porté par ce film fluide est entraîne à grande vitesse avec un minimum de frottements. I1 est déjà connu des paliers hydrodynamiques à film fluide notamment tels que décrits dans le brevet US nO 4.552.466 (Warren) comportant un fourreau cylindrique adapté pour recevoir un arbre rotatif espacé du fourreau par une pluralité de sous-ensembles de palier. Chacun de ces sous-ensembles comporte une lame souple supérieure fixée au fourreau par une de ses extrémités et s'entendant selon la circonférence de l'arbre, et une lame ondulée librement insérée entre la lame souple et le fourreau, et en contact avec chacun de ces éléments. Un tel palier présente l'inconvénient de ne pas offrir une rigidité aux déplacements latéraux de l'arbre allant croissante de manière très significative avec la vitesse de rotation de cet arbre. En effet, dans ce document, dès la mise en rotation de l'arbre, tous les éléments du sous-ensemble de palier participent au soutien de l'arbre et donc, la rigidité est déjà importante. La présente invention a pour but de créer un palier hydrodynamique à film fluide qui soit stable même à faible charge, et dont la rigidité augmente avec la charge et varie le long de la circonférence de l'arbre. A cet effet, la présente invention concerne un palier hydrodynamique à film fluide du type comportant un fourreau cylindrique dans lequel est entraîné en rotation un arbre espacé de ce fourreau par une pluralité de sous-ensembles de paliers, chacun de ces sous-ensembles comportant - une lame supérieure souple fixée à une de ses extrémités par une barrette dans le fourreau, et s'étendant sensiblement selon la circonférence de l'arbre, - une lame ondulée adaptée pour être recouverte par la lame supérieure, ledit palier étant caractérisé en ce que chaque sousensemble comporte en outre - une lame inférieure fixée par une de ses extrémités dans le fourreau, ladite lame ondulée étant solidarisée à la lame inférieure par des moyens de fixation adaptés pour permettre un déplacement relatif libre entre la lame supérieure et la lame ondulée et un déplacement relatif limité de part et d'autre des moyens de fixation entre la lame ondulée et la lame inférieure. Ainsi, le fait d'insérer entre la lame ondulée et le fourreau une lame inférieure, d une part solidarisée à la lame ondulée et, d'autre part, solidarisée au fourreau par des moyens de fixation, permet d'obtenir un palier stable même à faible charge. En effet, la lame ondulée peut coulisser par rapport à la lame inférieure de part et d'autre des moyens de fixation. On créé ainsi une dissipation de l'énergie par effet de Coulomb. De même, la lame supérieure coulisse librement par rapport à la lame ondulée qu'elle recouvre. La encore, on permet une dissipation de l'énergie emmagasinée par effet de Coulomb. Avantageusement, le moyen de fixation est un cordon de soudure réalisée selon une génératrice de la lame inférieure. Grâce à une telle disposition, on augmente la rigidité du sous-ensemble de palier, au niveau du cordon de soudure. Avantageusement, il est possible de placer ce cordon de soudure selon l'une quelconque des ondulations de l'ondulé, ainsi on rigidifie le sous-ensemble de palier, à l'endroit désiré. Avantageusement, on réalise ainsi une lame ondulée dont la rigidité varie suivant la circonférence du fourreau avec un maximum au niveau des moyens de fixation. Un tel sous-ensemble de palier présente également en variante, une hauteur d'ondulé variable de telle sorte que la rigidité de ce sous-ensemble varie de manière prédéterminée tout au long de sa circonférence. Un tel palier est très stable non seulement en raison de la variation de la rigidité selon la circonférence, mais encore grâce aux frottements de Coulomb dus aux déplacements circonférentiels de l'ondulé entre les lames supérieure et inférieure. Avantageusement, les lames supérieures de deux sous-ensembles de paliers adjacents se recouvrent. On évite ainsi que l'extrémité libre d'une lame supérieure viennent s'engager ou se coincer dans la lame ondulée qu'elle recouvre. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention, ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, à titre d'exemple, en référence aux figures annexées dans lesquelles - la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un palier selon l'invention, - les figures 2 et 3 sont des vues schématiques en perspective de sous-ensembles de paliers respectivement sans recouvrement des lames supérieures de deux sous-ensembles adjacents et avec recouvrement, - la figure 4 est une vue schématique en perspective montrant un sous-ensemble de palier en association avec un arbre dont le sens de rotation est inversé, - la figure 5 est une courbe présentant les déplacements transversaux de l'arbre rotatif en fonction de la charge appliquée, lorsque cet arbre est placé à l'intérieur d'un palier selon l'invention. Selon la forme de réalisation représentée aux figures 1 à 5, la présente invention concerne un palier hydrodynamique 10 comportant un fourreau il cylindrique dans lequel est entraîné en rotation un arbre 12 de façon espacée 13 du fourreau. Dans l'espace annulaire 13 entre le fourreau et l'arbre sont placés une pluralité de sousensembles de palier 14. Chaque sous-ensemble comporte une lame supérieure 15 (figures 2 à 4), une lame inférieure 16 et une lame ondulée 17. La lame supérieure 15 est fixée dans le fourreau à une de ses extrémités par une barrette 18 insérée dans une gorge 19 du fourreau (figure 1). L'autre extrémité de la lame supérieure est libre et s'étend sensiblement sur une partie de la circonférence de l'arbre 12. La lame inférieure 16 est fixée au fourreau par une de ses extrémités (figures 1 à 3) par la barrette fixant la lame supérieure 15 du même sous-ensemble de palier. L'autre extrémité de la lame inférieure est libre et s'étend sensiblement sur une partie de la circonférence du fourreau. La lame ondulée 17 est insérée entre les lames supérieure 15 et inférieure 16 et est fixée à la lame inférieure par des moyens de fixation 20. Dans l'exemple représenté aux figures 1 à 3, ce moyen de fixation est un cordon de soudure disposé selon une génératrice de la lame inférieure. Ce cordon de soudure est bien sûr disposé le long dtune ondulation de la lame ondulée, en contact avec la lame inférieure. Avantageusement, ce point de soudure est disposé près de l'extrémité libre de la lame inférieure. On notera que la rigidité de l'ondulé est maximale au niveau de ce cordon de soudure. Le fonctionnement d'un tel palier est décrit ci-après. A faible charge, seules les lames inférieure et supérieure se déforment et se déplacent (voir figure 5). Sur cette figure 5, la partie A de la courbe correspond à la phase à faible charge ci-dessus indiquée. La lame ondulée 17 ne fait que transmettre les charges entre les deux lames 15 et 16. La stabilité est ainsi assurée par la précharge induite par la courbure de la lame inférieure dont la rigidité est relativement forte par rapport à celle de la lame supérieure. Lorsque la charge augmente (partie B de la courbe représentée à la figure 5), la longueur de la partie libre de la lame inférieure (c'est-à-dire, la partie non en contact avec le fourreau) se réduit. La rigidité de l'ensemble augmente donc. La transmission de la charge se fait toujours par la lame ondulée. Lorsque l'on se trouve sur les parties A ou B de la courbe, la stabilité du palier est assurée : - par la précharge (forme de lame inférieure notamment), - par les frottements de Coulomb entre les différentes lames et, - par les films fluides visqueux entre l'arbre et la lame supérieure, et entre la lame inférieure et le fourreau. Lorsque la charge augmente encore (partie C de la courbe représentée à la figure 5), la rigidité du palier est assurée par la lame ondulée dont la rigidité est supérieure à celle de la lame inférieure. Dans ce cas de figure, la lame inférieure est complètement plaquée contre le fourreau. On notera que la rigidité de la lame ondulée varie suivant la circonférence et est maximum au niveau du cordon de soudure. La stabilité du palier est assurée dans le cas de la courbe C, par la variation de rigidité suivant la circonférence de la lame ondulée dont la raideur augmente jusqu'au point de soudure. De même, les frottements de Coulomb dus au déplacement circonférientiel de l'ondulé entre les lames supérieure et inférieure participent à cette stabilité. En variante (figure 3), les lames supérieures 15 de deux sous-ensembles adjacents se recouvrent. Grâce à cette disposition on évite que la lame supérieure d'un sous-ensemble ne se coince ou ne s'engage dans la lame ondulée 17 de ce même sous-ensemble. Une telle situation pourrait fortement détériorer le palier. En variante encore (figure 4), les lames supérieure 15 et inférieure 16 sont fixées au fourreau a l'aide de deux barrettes 8 distinctes appartenant à deux sous-ensembles adjacents. De ce fait, les parties libres de chacune de ces lames sont en opposition. Le cordon de soudure de la lame ondulée sur la lame inférieure est toujours placé près de l'extrémité libre de la lame inférieure. En variante encore (non représentée) dans le cas où le palier est très fortement chargé, la hauteur de la lame ondulée varie suivant la circonférence à partir du cordon de soudure pour rattraper la différence d'empilage due à la présence de deux lames supérieures au niveau de la barrette (dans le cas où il y a recouvrement de ces lames), de manière à permettre la mise en appui de la lame inférieure sur le fourreau au plus près de la barrette. Bien sûr, l'emplacement du cordon de soudure est primordial et est choisi en fonction de l'endroit où l'on a besoin de la rigidité maximale. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation choisis, mais englobe toute variante à la portée de l'homme de l'art. Ainsi, la forme des ondulations peut être modifiée, ou encore la lame ondulée peut présenter des parties ondulées et des parties non ondulées. REVENDICATIONS 1/ - Palier hydrodynamique à film fluide du type comportant un fourreau cylindrique (11) dans lequel est entraîné en rotation un arbre (12) espacé de ce fourreau par une pluralité de sous-ensembles de paliers (14), chacun de ces sous-ensemble comportant - une lame supérieure (15) souple fixée a une de ses extrémités par une barrette (18) dans le fourreau, et s'étendant sensiblement selon la circonférence de l'arbre, - une lame ondulée (17) adaptée pour être recouverte par la lame supérieure (15), ledit palier étant caractérisé en ce que chaque sousensemble comporte en outre - une lame inférieure (16) fixée par une de ses extrémités dans le fourreau, ladite lame ondulée (17) étant solidarisée à la lame inférieure par des moyens de fixation (20) adaptés pour permettre un déplacement relatif libre entre la lame supérieure (15) et la lame ondulée (17) et un déplacement relatif limité de part et d'autre des moyens de fixation (20) entre la lame ondulée (17) et la lame inférieure (16). 2/ - Palier selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de fixation (20) sont constitués par un cordon de soudure, disposé selon une génératrice de la lame inférieure (16). 3/ - Palier selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la lame ondulée (17) comporte une série d'ondulations, et en ce que le cordon de soudure (20) est disposé le long d'une de ces ondulations. 4/ - Palier selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la hauteur des ondulations varie entre le point de soudure (20) et chacune des extrémités libres de la lame ondulée (17). 5/ - Palier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lame souple (15) d'un sous-ensemble de palier (14) recouvre en partie la lame souple (15) du sous-ensemble adjacent. 6/ - Palier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les lames supérieure (15) et inférieure (16) sont fixées à deux barrettes (18) distinctes de deux sous-ensembles de palier adjacents, et sont adaptées pour coulisser l'une par rapport à l'autre et en sens contraire l'une de l'autre.