Brevet FR2776348A1 — publié le 19990924

PALIER A PATINS AVEC SURFACE DE GLISSEMENT EXTERNE DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention a trait à toutes les machines tournantes, ou organes tournants de n'importe quel dispositif mécanique. Il s'applique, en particulier, au rotor de moteur électrique de différents types, par exemple discordes. Les pompes de différents types sont également concernées par ce genre de palier. Définition On assimile au terme " rotor " toute pièce tournante par rapport à au moins une pièce fixe dans n'importe quel système mécanique. Art antérieur et problème posé Dans les machines tournantes, les rotors ou autres ensembles tournants sont montés en rotation par rapport à des bâtis ou carters, fixes, au moyen de paliers à roulement, de paliers lisses, de paliers hydrauliques, etc. En référence aux figures 1A et lB, les paliers lisses sont généralement utilisés par paires pour maintenir et guider en rotation un rotor 1. Dans ce cas, ce dernier possède deux tourillons, ou fusées d'arbre 2, placés aux deux extrémités du rotor 1. Autour de chacun de ces deux tourillons 2, se trouve un palier à patins monté sur un carter ou un bâti fixe de la machine. Sur la figure 1A, ces paliers à patins sont symbolisés par deux patins 10 entourant chaque tourillon 2, le nombre de patins par palier étant variable, mais égal ou supérieur à trois. Ainsi, le rotor 1 est maintenu et guidé en rotation autour d'un axe de rotation 4 concentrique avec chacun des deux paliers. La figure lB montre en coupe, selon la ligne A-A de la figure 1A, un de ces paliers monté autour d'un tourillon 2. Quatre patins 10 ont été ici représentés. Ils sont montés oscillants à l'intérieur d'une cage 14 du palier fixée sur le bâti ou le carter de la machine. Chaque patin 10 est monté oscillant autour d'un point 13 matérialisé par le sommet d'une arête d'oscillation 12 placée à l'extérieur de chaque patin. Ce sommet 13 est en contact avec la surface interne 15 de la cage 14. Ainsi, chaque patin peut osciller autour de ce sommet 13 et orienter une surface interne de glissement 11 en regard de la surface externe 3 du tourillon 2. En effet, il peut s'avérer avantageux de pouvoir bénéficier, lors du montage et du fonctionnement de la machine, d'un certain jeu au niveau des paliers. L'oscillation de chaque patin 10 autour de son sommet 3 permet ce jeu. Ainsi, le rotor 1, par l'intermédiaire de ces deux tourillons 2, peut ainsi se centrer de manière à tourner en parfait équilibre lors du fonctionnement. La courbure de chaque surface interne 11 des patins 10 correspond à peu près au diamètre de chaque tourillon 2, c'est-à-dire de la surface externe 3 de ces tourillons 2. En résumé, les patins 10 ont une surface interne de glissement 11 et sont maintenus à l'intérieur d'une cage 14 qui est extérieure. Ce type de montage présente certains inconvénients qui concernent l'aspect et le comportement mécanique du rotor 1. En effet, les paliers se trouvant de part et d'autre du rotor, la longueur de ce dernier inclut donc la longueur des deux tourillons 2 qui s'ajoute à la longueur fonctionnelle du rotor 1. Cette longueur, augmentée par rapport à la longueur utilitaire du rotor 1, a tendance à engendrer des problèmes de vibrations à des vitesses moindres que si le rotor 1 était de longueur plus courte. Bien entendu, l'encombrement du rotor 1 n'est pas minimisé. De plus, la zone de jonction du tourillon 2 avec le rotor 1 est affaiblie par le brusque changement de diamètre. Le but de l'invention est donc de remédier à ces inconvénients en proposant un autre type de palier à patins. Résumé de l'invention A cet effet, l'objet principal de l'invention est un palier à patins destiné à supporter en rotation un rotor possédant au moins une surface interne de révolution, le palier possédant des patins montés oscillants sur une surface externe d'un support de palier qui est fixe, de façon à présenter une surface externe de glissement de chacun des patins en regard et de forme correspondante à la surface interne de révolution du rotor. Dans la réalisation préférentielle du palier, le support de palier possède un tourillon fixe et cylindrique, et les patins ont une arête présentant un sommet en contact avec la surface interne du support de palier. Dans le cas o la surface interne de révolution du rotor est cylindrique, la surface externe de glissement des patins est une portion de surface cylindrique convexe. Liste des figures L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, accompagnée de plusieurs figures représentant respectivement: - figures 1A et lB, le montage d'un rotor avec deux paliers selon l'art antérieur, déjà décrites; - figures 2A et 2B, le montage d'un rotor avec deux paliers selon l'invention; - figure 3, en coupe longitudinale, le montage du palier selon l'invention dans une application de celui-ci à un rotor de propulseur hydraulique à deux jets. Description détaillée d'une réalisation de l'invention La figure 2A montre, en coupe longitudinale, un rotor monté en rotation au moyen de deux paliers selon l'invention et entraînant un arbre moteur 28. Le rotor 21 est donc monté grâce à deux paliers se trouvant à l'intérieur de deux cavités 22 du rotor 21 et se trouvant sur l'axe de rotation 24, aux deux extrémités du rotor 21. Ces deux cavités 22 sont cylindriques et leur surface interne de révolution 23 qui est cylindrique et d'un diamètre correspondant au diamètre externe des patins 20 du palier. Ce dernier est donc constitué, d'une part, de ces patins 20 et, d'autre part, d'un support fixe schématisé par un tourillon 31 fixé sur un bâti support 30, de chaque côté du rotor 21. La surface externe 35 du tourillon 31 est, de préférence, de révolution, par exemple cylindrique et reçoit un certain nombre de patins 20, montés oscillants suivant le même principe que celui décrit à la figure lB relative à l'art antérieur. Par contre, les rôles sont inversés. En effet, la figure 2B montre, en coupe partielle transversale, un de ces paliers équipé de ses patins. On distingue, plus précisément, le rotor 21 et sa surface interne cylindrique 23. La surface externe d'un support de patins 36 est montée autour du tourillon 31 et est destinée à recevoir le sommet 27 d'une arête 26 de chaque patin 20, de manière à ce que chacun d'entre eux soit monté oscillant autour de ce tourillon 31. La surface externe de glissement 25 qui constitue l'élément fonctionnel de chaque patin est constituée d'un secteur de surface cylindrique concave dont le rayon de courbure correspond à peu près au diamètre de la surface interne cylindrique 23 du rotor 21 qui est placée en regard. On précise que ce système de montage du rotor 21 sur le bâti d'une machine peut être complété de deux butées à patins 40 placées en bout de chaque tourillon 31 en regard de surfaces correspondantes du rotor 21. Bien entendu, les patins 20 sont répartis angulairement de façon régulière autour de l'axe de rotation. Le débattement en oscillation autour des sommets 27 des arêtes 26 est suffisant pour permettre le montage et l'auto-réglage ou auto-positionnement du rotor 21 en fonctionnement. La figure 3 montre une application préférentielle du palier selon l'invention. On y retrouve des patins 40 de palier montés sur un support de patins 46, monté lui-même autour du tourillon 41 qui est fixe. Le rotor est référencé 51 et est, dans ce cas, celui d'un moteur électrique asynchrone discoide dont on peut apercevoir le rotor électrique constitué d'un bloc de tôles électromagnétiques 52 et entrainant une roue à aubes. Ce rotor de moteur asynchrone doit être également positionné axialement. A cet effet, on utilise des patins 50 de butée montés en regard de l'extrémité du tourillon 41, par l'intermédiaire d'un support de patins de butée 56 qui est fixé au tourillon 41. La surface radiale 53 d'un tel patin de butée 50 fait face à la surface correspondante 54 d'un écrou de fixation 55 du rotor. On précise que, dans ce montage, les patins de paliers 40 sont positionnés longitudinalement grâce au support de patins de butée 56 et au support de patins de palier 46. On comprend qu'ainsi la longueur du rotor 21 (voir figure 2A) n'est pas agrandie par les nécessités du montage en rotation, puisque celui-ci est localisé dans des cavités internes 22, et non sur des tourillons supplémentaires dépassant de la surface fonctionnelle du rotor 21. Puisque la longueur du rotor 21 est réduite, on augmente énormément la première fréquence de flexion et de vibration de celui-ci, ce qui constitue un avantage de conception considérable. Cela permet également de faire tourner le rotor à de plus grandes vitesses. De plus, ce type de rotor ne possède pas de section affaiblie. Un tel type de palier à patins permet de faire tourner un rotor, ou un mobile creux, sans porte-à-faux, puisque le rotor peut être saisi à ses deux extrémités. Le palier, selon l'invention, possédant des patins dont la surface de glissement est externe alors que celle des patins des paliers de l'art antérieur est interne, la masse et le volume de ces patins sont donc réduits et une économie est réalisée au niveau de la matière nécessaire pour les ébauches, lors de la fabrication. REVENDICATIONS 1. Palier à patins destiné à supporter en rotation au moins un rotor (21) possédant au moins une surface interne de révolution (23), le palier comportant des patins (20) montés chacun oscillant sur une surface externe (35) d'un support de palier (30) qui est fixe, de façon à présenter une surface externe de glissement (25) de chacun des paliers (20) en regard de la surface interne de révolution (23) du rotor (21). 2. Palier à patins selon la revendication 1, dans lequel le support de palier (30) possède un tourillon (31) qui est fixe et en ce que les patins (20) ont une arête (26) présentant un sommet (27) placé en contact de la surface externe (35) du tourillon (31). 3. Palier à patins, dans lequel la surface interne de révolution (23) du rotor (21) étant cylindrique, la surface externe de glissement (25) de chaque patin (20) est une portion de surface cylindrique convexe.