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La présente invention se rapporte aux paliers auxquels un fluide sous pression, judicieusement de l'air ou un gaz, est amené sous forme d'une pellicule fluide entre les surfaces portante et supportée des éléments du palier.
Les paliers de ce type déjà connus sont étudiés et agencés de façon telle que les'forces de compression agissant sur les côtés opposés d'un rotor se compensent l'une l'autre, de sorte que la force portante résultante devient négligeable.
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L'un des buts de l'invention est de permettre.la réalisation d'un palier dont les éléments situes de part et d'autre d'un rotor engendrent une force résultante considé- rable. qui s'oppose aux mouvements d'oscillation du rotor.
L' invention concerne des surfaces de portée sphéri- ques, cylindriques, planes, convexes et concaves.
Elle est matérialisée dans un.palier comprenant une chambre de distribution de la pression, limitée par une sur- face de portée qui suit, avec un faible jeu, la surface de - l'élément supporté, cette chambre ménageant un jeu légèrement. supérieur au jeu présent sur la surface de portée limitrophe,. ce dernier jeu communiquant avec, l'atmosphère ou avec un orifice d'un dispositif d'aspiration.
Suivant un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la surface de portée limitrophe est, dans sa partie externe, évasée vers l'extérieur à partir de la sur- face de 1'. élément supporté, de manière à créer un effet de trompe ou d'éjecteur réduisant la pression dans cette chambre quand le jeu tend à croître.
' L'embouchure du canal d'adduction peut être limitée également par une surface étudiée 'de manière à créer un effet ,d'étranglement quand l'élément supporté sc rapproche de cette embouchure.
La description qui va suivre, faite en regared des dessins annexés aonnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention.
Les figs.'l et 2 montrent schématiquement différents stades de développement du' palier.
La fig. 8 estune vue on coupe verticale à travers un palier destine à recevoir un rotor sphérique.
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La fige 4 montre une partie de cette couper à plus grande échelle.
La fig. 5 est une vue de profil de l'ensemble représenté sur la fige 3.
La fige 6 est une vue partielle ae la surface du rotor.,
La fige 7 montre de profil un palier équipé d'organes d'entraînement pour un rotor à axe de rotation vertical.
La fige 8 est une vue en coupe par un plan diamétral d'une variante de rotor.,
La fige 9 est une vue en plan d'un rotor cylin- drique à parties terminales sphériques.
Les figs. 10 et 11 montrent en plan et d'extrémité un nalier d'axe rotatif.
La f ig. 12 est, une vue d'extrémité'd'une variante de ce palier.
Le principe sur lequel est fondée l'invention peut être dérivé d'une trompe dans laquelle le fluide de travail produit un effet de, vide ou d'aspiration qui assure l'entraî- neraent du fluide transporté.
On a montré sur la fig. 1 une trompe modifiée en vue de l'application de l'invention, dans laquelle le conduit ou l'ajutage 1 traversé par le fluide de travail est disposé dans un canal 2 recevant le fluide transporté. Le conduit 1 et le canal 2 débouchent dans une chambre 3 correspondant au canal (.le sortie commun de la trompe. Dans cette-chambre 3, le sens d'écoulement est aireig1é radialement. Un orifice de sortie 4 de la. chambre 3 suit le bord d'un disquee 5 relié à .la paroi du canal ±.
Le conduit ou ajutage 1, le canal et
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la paroi 5 forment un ensemble monobloc, qui est mobile par rapport à la-paroi 6 . Une pellicule de fluide comprime sup= porte cet 'ensemble, qui peut être maintenu flottant sur la paroi 6.
Le palier représenté sur la fig. 2 a été encore mieux adapté à cet effet. Le conduit ou l'ajutage que montre , la fig. 1 a été remplacé par un onduit ou canal d'adduction
1Q pour le fluide de travail ou fluide sous pression, et le . canal 2 a été supprimé* La chambre 3 est limitée vers le haut par un disque 12, qui remplace le disque 5 prévu sur la fig. 1.
Suivant cettevariante de palier, l'effet de trompe peut être' utilisé en totalité pour produire une aspiration. dans la chambre 3 .
, Quand l'élément de palier 10, 12 est chargé, la chambre 3 diminue de volume et un certain effet d'étranglement y est obtenu. La force portante 'de l'élément de palier est approximativement égale à A.P., dans laquelle A désigne la ' surface du disque 12 et P la valeur moyenne de la pression spécifique régnant dans la chambre 3. La capacité d'absorptier des contraintes de choc ou impacts de courte durée est probablement au moins égale au double 'de la force portante statique, comme le montrent plusieurs essais, à cause du faible jeu ménagé entre le disque 12 et la paroi 6-, ce jeu pouvant être inférieur à 0,1 mm.
L'effet de trompe ou d'éjecteur apparaît.lors d'une augmentation du jeu entre le disque 12 et la paroi 6, par exemple pour un élément de palier fixe et une paroi 6 en charge. L'écoulement du fluide à partir.du conduit ou canal 10 forme dans la chambre 3 une pellicule fluide dont les parti- cules se déplacent redialment. A condition que lo courant de
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'.fluide remplisse entièrement l'orifice annulaire 14 ménagé sur le bord du disque 12, la face supérieure de 1; paroi .2. situéeà l'intérieur de l'orifice de sortie 14 n'est pas soumise à l'effet de la pression atmosphérique, mais seule- ment à l'effet des ,pressions verticales statique et cinétique présentes à l'embouchure du canal 10.
La. pression atmosphé- rique s'exerçant sur la face inférieure de la paroi 6, à l'intérieur de l'orifice de sortie 14, exerce une poussée sur cette paroi (quand elle occupe sa position optimum) en -direction de l'élément de palier 10, 12.
Le disque 12 et la paroi 6 peuvent être convexes ou concaves, et peuvent avoir une forme sphérique,, cylindrique, conique ,ou autre, adaptée à un rotor. ' Suivant\l'invention, il est essentiel que les deux éléments de palier disposés diamétralement par rapport à un rotor puissent fournir alternativement et automatiquement la pression de portée requise dans que la pression engendrée par un élément de palier soit compensée par la pression engen- drée par ,l'autre élément dans le cas où l'arbre tourillonné dans le palier tend à entrer en oscillation..
Suivant le mode de réalisation représenté sur les figs. 3 à 6, une sphère 21 est' portée par une cuvette 22 formant palier, à laquelle de'l'air comprimé est amené par un conduit ou canal 23. On peut également utiliser un autre fluide gazeux ou liquide sous pression., par exemple de la vapeur, de l'cau, etc. L'air comprimé passe du canal' 21 dans une chambre sphérique 24 de distribution de la pression.
Au-dessus de cette chambre 24, le' rotor est entouré par une surface de portée annulaire 25 de la cuvette 22. Le jeu ménagé au droit (le la surface 25 peut être inférieur à 0,1 mm
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quand la sphère est dans une condition flottant. La surface 25 s'écarte légèrement de la surface sphérique à sa partie supérieure, comme cela. est visible en particulier sur la fig. 4. Quand l'admission du fluide sous pression est inter- rompue, la sphère est portée par la surface 25 .et, dans cette position, le jeu .ménagé dans la chambre 24 peut être égal ou inférieur à 0,1 mm.
Un équilibre approprié est obtenu entre la pression de l'air, les jeux ménagés,-et lé poids du rotor, quand la pellicule d'air provenant du canal 23 et s'étalant sur la calotte du rotor à l'intérieur de la chambre 24 peut s'échapper en grande partie entre la surface de portée '25 et le rotor. Si, à un moment donné, la tolérance est trop faible, l'air s'accumule dans.la chambre 24, et la pression dans cette chambre augmente, de sorte que le rotor est soulevé.
Par ailleurs; dans le cas où la tolérance précitée est mornen- tanément trop grande, il se produit au droit de la surface .de portée 25 un effet de trompe, de sorte qu'une partie de' l'air accumulé dans la chambre 24 est entraînée hors de cette chambre par la pellicule d'air, et qu'indépendamment de la pression de la pellicule d'air un effet d'aspiration est engendré dans cette chambre. De cette façon, le rotor est ramené rapidement à une position stable. Le même résultat est obtenu si la tolérance varie d'un côté du rotor.
Suivant les figs. 3 à 6, le palier 22 est équipé d'organes d'entraînement pour le rotor 21. Lors de l'utilisa- tion du rotor pour un gyro-compas ou un dispositif analogue, ,ce rotor est équipé d'un arbre fixe ou mon'té librement 27.
Ceci ezt également le cas quand deux ou plusieurs rotors -sont entraînés conjointement.
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On a montré sur la fig. 3 un ajutage d'entraînement 30 conjugué à un clapet régulateur 31 servant à amener de l'air .comprime à la partie inférieure du rotor,'dans la chambre 24. Dans ce cas, on obtient une rotation en sens horaire (en regardant la'fig, 3). La surface du rotor peut être lisse, rainurée, ou munie d'autres dépressions propriées, prévues sur la totalité de cette surface ou le long d'une zone annulaire étroite, afin de coopérer avec'l'ajutage ou les ajutages dans le cas où plusieurs ajutages débouchent dans la chambre 24 ou sont disposés au-dessus du palier 22, .comme montré en 32 et 33.
Suivant cet. exemple, ces ajutages sont commandés individuellement et sont disposés dans une chambre de pression 34, à laquelle de l'air comprimé est amené par un canal ou conduit 35. La chambre 34 porte une enveloppe - d'accélération 36, entourant la partie supérieure du rotor et réunie au palier 22 du côté du rotor auquel correspond un mouvement ascendant.
L'enveloppe 36 est disposée à une distance du rotor telle que l'air provenant du palier 22 et des ajutages 33 et
32 suive la surface du rotor, afin de réduire la friction engendrée par cet air.
, Des'encoches 40 visibles sur la fige 6 sont répar- ties d'une façon équdistante sur une zone circulaire de la sphère 21.
Suivant l'invention, la forme du rotor n'est pas , limitée à une forme sphérique, mais il peut recevoir une section droite (passant par l'axe du rotor) correspondant à une ellipse, ou à un losage, ou encore composée.de diverses surfaces de révolution situées à des distances radiales dif- férentes de l'arbre du rotor, et d'un type tel que, pour
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'chaoune de ces surfaces, une surface de portée 25 ou un élément analogue puisse être conjugué à une chambre de distribution de la pression.
Dans l'exemple décrit ci-avant, le palier est formé par une -pièce en forme de cuvette, qui entoura appro- ximativement la moitié du rotor. Toutefois, il est dans certains cas désirable que le palier entoure la presque totalité du rotor. Il.est alors prévu à cet effet une cuvette de portée, qui entoure la partie' supérieure du rotor et. qui peut être conformée de la même manière que le palier 22. Une fente annulaire ménagée entre les deux éléments de palier 22 sert d'orifice d'échappement pour le fluide sous pression.
Il est évident que l'on peut assurer la rotation du rotor'autour d'un axe ayant toute inclinaison désirée, par exemple autour d'un axe vertical, comme montré sur la fig. 7.
Le rotor est supporté de la même manière que celle décrite en regard de la fig. 3, le canal 23 pouvant éventuellement être fermé, l'ajutage 30 suffisant seul à maintenir la pression dans la chambre 24.
On a représenté sur la fige 7 quatre ajutages 43, dont la direction de refoulement est horizontale, et qui sont disposés tangentiellement aune circonférence dont le rayon est sensiblement égal à la'moitié du rayon du rotor. La chambre de pression 24 et la surface de portée 25 ont la forme indiquée en regard de la fig. 3. Le canal 3 indiqué sur cette dernière figure, peut être supprime, à moins que le rotor n'ait une densité particulièrement élevée. Dans la zone annulaire passant en regard des orifices des ajutages, le rotor est muni d'encoches du type mentionne précédemment.
Au lieu (Le l'enveloppe d'accélération 36, un capuchon
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sphérique 44 est fixé sur le palier 22 et est uni à sa partie supérieure d'un'orifice d'échappement 45. 'Cet orifice 45 du capuchon peut, si désiré, être relié à un dispositif d'aspiration, par exemple à l'admission d'une source de pression.
Il est évident que le rotor peut être entraîné simplement par un champ magnétique tournant, ou bien con- jointement par champ et par les éléments d'entraïnement jointement par ce champ et par les éléments d'entraînement - indiqués ci-avant. Un rotor de ce type entraîné par un champ magnétique est particulièrement important quand il est désirable d'obtenir:des régimes extrêmement élevés, pouvant être déterminés de façon précise, par exemple lorsqu'on photographie des processus de courte durée,'.
Quand le rotor est monté de façon à tourner autour d'un axe vertical ou autour d'un axe d'inclinaison notable, la forme du rotor au-dessus de la cuvette àe palier n'a aucune importance pour le montage. La.partie supérieure du rotor peut recevoir toute forme appropriée désirée, ou bien elle peut être complètement suppromée. Sa partie inférieure et la cuvette du palier peuvent être limitées par une sur- face de révolution dont la forme s'écarte d'une surface sphérique.. Le rotor peut être constitué par un hémisphère creux conjugue à un conduit pour le fluide sous pression, la surface interne de cet hémisphère étant par.exemple sphéri- que, et servant de cuvette de palier pour supporter un second rotor.
Le rotor peut être également entraîné à la manière d'une turbine travaillant par réaction, comme montré sur la fig. 8. Dans ce cas, le rotor 50 est creux, et il est muni 'le canaux ;il¯ disposés auqulairment par rapport à son rayon.
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De l'air comprime provenant de la chambre 24 est amené à la ' cavité 53 du rotor, de laquelle .il s'échappe par less canaux 51, en créant ainsi un couple réactif agissant sur le rotor.
Dans ce.cas également, la partie supéieure du rotor peut être entourée par un capuchon d'aspiration tel que le capuchon 44 que montre la fige 7, afin d'augmenter la chute de pression et de réduire la résistance de l'air..
On a montré sur la fig. 9 un rotor cylindrique 55 conjugue à un palier 56 qui est muni d'un orifice d'admission d'air 57 en forme de fente, s'étendant le long du rotor, à sa partie inf érieure .
Les parties terminales 58 du rotor ont, dans l'exemple représenté, une forme hémisphérique, et présentent le même rayon que le rotor cylindrique. Elles sont montées, comme le rotor sphérique précité,' à 1' aide de cuvettes de palier hémisphériques servant de paliers de butée. Ces cuvettes ou le palier 56 peuvent être conjugués à des ajutages d'entraînement du type décrit ci-avant. Le rotor 55 représenté sur la fige 9 convienten particulier comme support pour un jeu de miroirs de petites dimensions distri- bués sur sa périphérie et disposés l'intérieur de la surface cylindrique. Lorsqu'on utilise une matière transparente, les mirojrs peuvent être fomes dans la masse.
Toutefois, on peut supprimer l'un au moins des paliers terminaux 58, et la chmbre de palier peut avoir une forme sensiblement seui-ch@@@@@@@, conjuguée a des parties terminales ouvertes vers l'extérieur, comme montré sur les figs. 10 et 11.
On a represente en plan sur la fig. 10 un élément de , relier 60 dans lequel le flaide sous pression pénètre, par un
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orifice en forme de fente 61, dans une chambre 62 de distribution de la pression. Au lieu d'un orifice en forme de fente, on peut utiliser une série.d'orifices plus petits, comme indiqué sur la fig. 10, pour l'arrivée du'fluide sous pression. Ceci est vrai également en .ce qui concerne l'ori- fice 57 représenté sur la fig. 9. Cette chambre 62 est . delimitee, dans une direction transversale à l'arbre 65, par des surfaces de portée 63 et, dans la direction longitudi- nale de cet arbre, par des surfaces de portée 64.
La cham- bre 62 et lessurfacesde portée 63 sont disposéesselon le même principe que la chambre 24 et la. surface de portée 25 représentées sur les figs. 3 et 4, de sorte que les surfaces 64 ménagent un faible jeu avec l'arbre quand ce dernier est dans une condition flottante. Sur la fig. 11, quimontre d'extrémité l'élément de palier 60 décrit ci- avant, le palier est complété par un élément supérieur 66 identique à celui représenté sur la fig. 1.0, de sorte que l'arbre 65 est entouré par les éléments de palier, sauf en ce qui concerne-deux zones de sortie diamétralement e@@@@@@@@ opposées pour le fluide sous pression.
Quand l'arbre est écarté de sa position centrale, la force de compression exercée par un élément de palier croît, et la force de compression exercée par l'autre élément de palier décroît ou est remplacée par un effet d'aspiration,-comme indiqué précédemment. Les deux éléments de palier 60 et 66 sont maintenus aune certaine distance,par exemple au moyen de chapes ou d'autres pièces de support.
Buivant le mode de réalisation que montre la fig.
12, Un arbre 67 est tourillonné dans un palier compose' de quatre éléments 68 établis suivant l'invention, écatrtés les
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uns des autres par des orifices.de sortie pour le fluide sous pression et conjugués à'des canaux ou conduits assurant .l'adduction du fluide sous pression,' comme décrit précédem- nient. Le nombre des éléments de palier et l'arc embrassé par chacun d'eux peuvent être choisis à volonté.
Il est évident que des organes d'entraînement peuvent'être prévus dans les éléments de palier 60, 61 et 68, de la même manière que dans les paliers sphériques décrits précédemment, de sorte que le fluide sous pression est utilisé à deux fins'-
Il est évident*qu'un palier sphérique pourrait être également formé par plusieurs éléments de palier, au lieu de comprendre seulement un ou deux éléments comme indiqué précédemment.
On soulignera enfin qu'un rotor monté suivant . l'invention peut être entraîné sans utiliser les ajutages décrits précédemment. On parvient à ce résultat simplement par une certaine inclinaison de la cuvette du palier, de sorte que la tolérance prévue, d'un côté du rotor, sur la surface de portée 25, est supérieure à celle obtenue sur l'autre côté. On a montré sur la fig. 3 des vis de blocage 70 prévues sous la face inférieure ae la cuvette 22 et par lesquelles le palier peut être incliné dans le sens et avec l'amplitude désirés. Dans ce cas, l'air-sous pression doit être amené simplement par le conduit ou canal central 23.
Le fond de la chambre de distribution de la pres- sion, qui est la chambre 24 sur la fin-. 3 et la chambre 62 sur la fig, 10, peut être muni de minces baguettes ou nervures disposées sensiblement dans le sens d'écoulement de la pellicule d'air et s'adaptant, si désiré, à la forme de la surface du rotor quand ce dernier repose sur le fond
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du palier, ce qui est le cas quand l'amission d'air comprimé a été interrompue. Les baguettes ou nervures divisent la chambre de distribution de la pression en un certain nombre de compartiments, qui communiquent tous avec les canaux d'admission du fluide sous pression. Ces nervures sont .représentées sur la fig. 10, et sont indiquées en-72.
Les nervures sont reliées aux surfaces de portée 63. De cette manière, le fluide sous pression ne peut s'écouler dans le sens longitudinal de l'arbre, et la force portante , du palier est augmentée. Si la chambre de distribution de la pression a une faible profondeur, ,par exemple 0,05 mm ou moins, less nervures peuvent être supprimées et la surface de cette chambre peut être rainurée ou gaufrée, ou encore' traitée de toute autre manière, afin d'opposer une friction importante au passage de l'air.
Comme décrit précédemment, les éléments de palier 'suivant l'invention entourent moins de la moitié'du rot-or et sont munis d'une chambre de distribution de la pression de faible profondeur, afin de permettre à un rotor oscillant . d'engendrer des variations de pression essentielles dans cette chambre. On indiquera, à titre de condition nécessaire à la variation de pression, que la chambre doit avoir une faible profondeur et doit être limitée par une surface por- tante montée avec un jeu suffisamment faible pour qu'un effet d'étranglement 'soit obtenu dans le cas où le jeu tend à diminuer par suite des oscillations du ,rotor, et conformée de façon telk qu'un effet de trompe soit obtenu dans le cas où le jeu tend à augmenter.
Cet effet de trompe réduit la pression et peut créer un effet d'aspiration qui vide, par l'intermédiaire de la polliçule de fluide s'écoulant sur
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la surface .du rotor, la chambre de distribution de la pres- sion, en évacuant le fluide sous pression qui y est accumulé.
Afin d'empêcher le fluide sous preession d'être refoulé à travers le canal d'adduction en cas de surpression dans la chambre., par suite des oscillations du rotor, ce canal peut être'conjugué à un clapét d'arrêt ou de retende. Au lieu d'utiliser un clapet de ce type, l'embouchure du canal ou conduit d'adduction peut être limitéa par une surface faisant saillie au-dessus de. la surface inférieure 'de la chambre;, de façon telle qu'un effet d'étranglement soit engendré, quand le rotor se rapproche de cette embouchure du canal d'adduction.
Les surfaces conjuguées des éléments 'portant et supporté peuvent être également planes ou convexes, et, dans ce cas,¯ la chambre de distribution de la pression est' égale- ment limitée par une surface de portée ménageant un faible jeu et étudiée pour engendrer un effet de trompe. L'étrangle- ment,du courant du fluide à l'embouchure, du canal tuction est avantageux également lors de l'utilisation de surfaces planes ou convexes.
Il est évident que le rotor et le palier-peuvent être en toute matière convenable désirée , étant donné qu'il ne se produit pas'de contact entre leurs surfaces pendant le fonctionnement du rotor. Du point de vue fabrication, il est préférable d'utiliser une matière pouvant être moulée.
Un domaine d'application dans lequel le dispositif suivant l'invention convient particulièrement bien est l'étude et l'application des phénomènes ultra-soniques.
Bien que cela n'ait pas été indiqué précédemment, il est évident que les paliers peuvent âtre reliés par leurs orifices de sortie du fluide sous pression à tin dispositif
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d'aspiration, tandis que les canaux ou conduits d'adduction peuvent .être en communication avec'l'atmosphère. Dans ce cas, il est évident que l'on ne peut pas obtenir, entre l'admission et la sortie, de différences de pression supérieures à.la pression atmosphérique, mais ce-montage est toutefois'suffisant 'dans un grand nombre de cas, pour obtenir l'effet désiré.
En ce qui conce.rne l'agencement représenté sur la fig'. 10, on indiquera que l'arbre peut être montéà poste fixe, et peut être constitué par exemple par un rail, l'-élément de palier coulissant le long de ce rail à la. manière d'un chariot à patins.
Quand on désire obtenir un déplacement longitudinal relatif entre le palier et le rail, ce dernier peut 'avoir une forme en section droite adaptée au but poursuivi, et peut présenter une surface plane, convexe ou concave,. , , Les détails, de réalisation peuvent être modifiés, dans le domine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention.
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