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La présente invention concerne un palier du type lisse et plus spécialement un palier à dilatation thermique de ce type.
Le palier faisant l'objet de la présente invention est particulièrement destiné à un groupe moto-pompe étanche à métal liquide. Il va de soi cependant que ce palier peut être utilisé dans d'autres applications et d'autres appareils à paliers lisses,
Dans le cas de groupes moto-pompe étanches à métal li- quide, il est surtout nécessaire de prévoir, avec le palier, des moyens permettant sa dilatation quand le coussinet du palier est monté dans un palier ayant un coefficient de dilatation différent.
Par exemple, il est courant de monter un coussinet en carbure de tungstène ayant un coefficient de dilatation de 2,8 x 10-6 par degré F (5 x 10-6 par C) dans un palier en acier inoxydable
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ayant un coefficient de dilatation de 9,5 x 10-6 par degré F (17 x 10-6 par C). Une différence de dilatation considérable se produit donc entre la matière du coussinet et la matière du palier quand le palier ici décrit est utilisé dans les groupes moto-pom- pe fonctionnant aux températures élevées habituelles aux instal- lations à métal liquide. Ces températures peuvent atteindre les 500 C.
Il faut en outre, dans les cas où le palier peut subir des chocs ou des effets de cognement, que le porte-coussinet ou corps de palier permette un certain degré de déformation élastique afin d'éviter d'endommager les pièces associées au palier. Cette déformation élastique est souvent nécessaire aussi pour empêcher la rupture de la pellicule relativement mince de lubrifiant qui sé- . pare les surfaces portantes, dans le cas de chocs. Ce facteur prend une importance encore plus grande dans le cas de pompes lubrifiées à l'eau ou à 1' aide de métal liquide et dans le cas des moto- pompes dans lesquelles les pellicules de lubrifiant sont extrême- ment minces.
C'est pourquoi la déformation élastique relative au palier est nécessaire pour pouvoir admettre les pressions et tem- pératures de travail élevées courantes dans les appareils utili- sant les paliers du type décrit.
Du fait des températures de travail élevées auxquelles le palier et l'équipement associé sont soumis, il faut pouvoir mettre la plus grande partie possible de la surface du coussinet en contact avec un fluide de réfrigération approprié circulant dans l'appareil utilisant le palier. En outre, comme il faut maintenir un écartement déterminé entre, diverses parties travaillantes de l'appareil utilisant des paliers de ce genre, par exemple un entre- fer d'une dimension précise devant être maintenu entre le rotor et le stator d'un groupe moto-pompe à métal liquide, il faut pré- voir, dans de nombreux cas d'application, un palier à dilatation avec un dispositif de centrage automatique des parties constituan- tes du palier par rapport à l'arbre du moteur.
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Jusqu'ici il a été courant de réaliser des paliers de ce genre sous la forme de manchons concentriques dans lesquels les coussinets sont montésà queue d' aronde dans des rainures cors respondantes pratiquées dans les corps de palier. Les surfaces obliques des coussinets et des corps de palier sont disposées de façon à couper, quand elles sont prolongées, le centre au point milieu des coussinets. Si donc on utilise des matières a coeffi- cient de dilatation différents pour les paliers et les coussinets, un mouvement de dilatation se produit entre les paliers et les coussinets le long de leurs surfaces obliques. La dilatation lon- gitudinale des coussinets et paliers doit donc compenser leur di- latation radiale, de façon que le mouvement se produise dans la direction décrite.
Dans cette forme d'exécution, un usinage très précis des parties emboîtées est nécessaire pour que les surfaces obliques précitées s'adaptent aux différences de dilatation des coussinets et paliers. De même, un alignement très précis est in- dispensable relativement aux coussinets et paliers afin de loca- liser exactement l'arbre par rapport aux parties associées de l'appareil. Dans ces arrangements et d'autres, aucun moyen adé- quat n'est prévu pour l'alignement automatique des coussinets et paliers et, par conséquent, de l'arbre relativement aux consti- .'. tuants associés de l'appareil. En outre, le remplacement et la ré- paration des anciens paliers de ce genre durent souvent très long- temps à cause de la difficulté d'enlever le palier de l'appareil dans lequel il est utilisé.
Le comportement de ces paliers est d'autre part, souvent imprévisible du fait que les coussinets ont souvent tendance de glisser ou de se déplacer dans leurs paliers.
L'invention a pour but de procurer un palier lisse plus efficace, avec son dispositif de logement.
L'invention a aussi pour but de procurer des moyens permettant une dilatation thermique relative des pièces consti- tuantes du palier, afin de pouvoir utiliser efficacement des ma- tériaux de construction différents pour ces pièces.
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L'invention ressortira clairement de la description dé- taillée, donnée ci-après de plusieurs formes d'exécution représen- tées, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel:
La figure 1 est une coupe longitudinale, en substance médiane d'une forme de palier suivant l'invention.
La figure 2 est une vue de face, partie en coupe, du coussinet intérieur, avec son porte-coussinet, représenté à la fi- gure 1.
La figure 3 est une vue en plan, partie en coupe, du coussinet représenté à la figure 2, coupe et vue prises suivant la ligne III-III de la figure 2.
La figure 4 est une vue de face, partie en coupe, du coussinet extérieur, avec son porte-coussinet, représenté à la fi-, gure 1.
La figure 5 est une vue en plan, partie en coupe, du dispositif représenté à la figure 4, vue et coupe prises suivant la ligne V-V de la figure 4, et
La figure 6 est une vue, partie ,en coupe, semblable à la figure 1, d'une autre forme de palier suivant l'invention.
Suivant l'invention, un palier à coussinet? concentri- ques opposés est pourvu de moyens pour permettre une différence de dilatation entre les coussinets et les porte-coussinets. En outre,des moyens de centrage sont prévus en association avec un ou plusieurs coussinets en vue du centrage du coussinet dans le porte-coussinet et, par conséquent, par rapport aux parties tra- vaillantes de l'appareil utilisant le palier. Chaque coussinet est pourvu d'une pièce de retenue destinée à être fixée au porte- coussinet correspondant et à empêcher tout glissement ou tout autre mouvement du coussinet relativement à son porte-coussinet.
Comme le dessin le montre, la forme d'exécution de 1; invention représentée, à titre d'exemple, aux figures 1 à 5 est destinée à être montée sur un arbre de commande 20 qui est conve- nablement espacé des parois d'un logement de palier au carter 24 par le palier portant la référence générale 22. Celui-ci com-
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prend un coussinet extérieur 26 et un coussinet intérieur 28. Le coussinet extérieur est représenté.plus clairement aux figures" 4 et 5 et est monté dans un porte-coussinet 30 associé à des moyens permettant une déformation élastique du porte-coussinet 30 quand ce dernier subit une dilatation relativement au coussinet 26.
Dans cet exemple de l'invention, le coussinet 26 et le porte- coussinet 30 sont construits en des matières différentes telles que le porte-coussinet 30 se dilate plus rapidement que la matière du coussinet 26 quand la température augmente, comme c'était le cas des matières précitées.
Un arrangement permettant cette dilatation différen- tielle consiste à construire le porte-coussinet 30 sous la forme de bagues supérieure et inférieure ou bagues d'extrémité respec- tives 32 et 34 réunies par une série de lames de ressort 36 fai- sant corps avec elles. Chacune des bagues d'extrémité 32 et 34 est pourvue d'une partie annulaire 38 faisant saillie vers l'ex- txrieur et ménageant un espace 39 entre chacune des lames de res- sort 36 et les parois d'une partie portante 40 du logement de pa- lier 24, quand le porte-coussinet 30 est glissé à l'intérieur de la partie portante '10. comme représenté à la figure 1. On peut évidemment utiliser un nombre de lames de ressort 36 plus grand ou plus petit que le nombre utilisé sur le dessin, du moment qu'il y en a au moins trois.
Le nombre total de lames de ressort dépend de la solidité de la matière utilisée pour leur fabrication et de la force de centrage à exercer sur le coussinet. Ces forces de cen trage sont étudiées plus en détail ci-après. La bague supérieure 32 est pourvue, en outre, d'une partie rentrante en surplomb 42 ve nant en contact avec l'extrémité supérieure du coussinet 26, de manière à localiser ce dernier par rapport au porte-coussinet 30.
Chaque lame de ressort 36 comporte une partie saillante médiane 43 venant toucher le pourtour extérieur du coussinet 26, de ma- nière à centrer celui-ci dans le porte-coussinet 30 et le logement de palier associé 24. Les saillies 43 servent aussi à écarter
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le reste de chaque lame de ressort 36 du pourtour extérieur du coussinet 26, de manière que les extrémités des lames de ressort 36 et le coussinet 26 puissent se pouvoir les uns par rapport à l'autre en fonction de leurs coefficients de dilatation différents.
L'assemblage du coussinet 26 et du porte-coussinet 30 se fait de préférence, en glissant le coussinet 26 dans le porte- coussinet porté à une température plus élevée que la température de travail de l'appareil associé, de façon que les saillies 43 du porte-coussinet 30 viennent bien en contact avec le coussinet 26 en cours de fonctionnement de l'appareil. Quand le porte-coussinet 30 se refroidit, les lames de ressort 36 se courbent vers l'exté- rieur à cause de la contraction du porte-coussinet 30, en particu- lier celle des bagues 32 et 34. Il est à noter que l'espace 47 entre les lames de ressort 36 et le coussinet 26 est suffisant pour que les parties minces 48 des lames de ressort 36 ne viennent pas toucher les extrémités du coussinet 26 aux températrues rencon- trées en cours de fonctionnement de l'appareil.
Le coussinet 26 est pourvu d'un chanfrein 50 près de son extrémité supérieure, pour faciliter l'introduction du coussinet 26 dans le porte-coussinet 30.
Le coussinet 26 est localisé longitudinalement dans le porte-coussinet 30 par une bague de retenue 52 mise à chaud ou autrement fixée dans la bague inférieure 34 du porte-coussinet 30..
La bague de retenue 52 est pourvue d'au moins une patte montante 54, deux dans l'exemple considéré de l'invention, venant se loger dans des encoches correspondantes 56 pratiquées dans l'extrémité inférieure du coussinet 26. De cette manière, le coussinet 26 est absolument empêché de tourner ou de glisser relativement au porte- coussinet 30.
Comme la même force est exercée par chacune des saillies 43 des lames de ressort 36 en des points également espacés sur le pourtour du coussinet 26, celui-ci reste toujours centré par rap- port au porte-coussinet 30 et au logement de palier ou carter 24.
L'élasticité des lames de ressort 36 permet non seulement
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une différence de dilatation entre le coussinet 26 et le porte- coussinet 30, mais procure, en outre, un moyen pour absorber tout effet de cognement au choc pouvant être transmis au palier en cours de fonctionnement. De même, tout désalignement accidentel du pa- lier pouvant provenir.de cognements ou de chocs est rapidement et efficacement rattrapé' sous l'effet des forces de centrage exer- cées collectivement par les lames de ressort 36 sur le coussinet 26.
Comme les figures 2 et 3 du dessin annexé le montrent plus clairement, le coussinet intérieur 28 est monté sur le pour- tour extérieur d'un porte-coussinet 58 comprenant, de façon sem- blable, une bague supérieure 60 et une bague inférieure 62 réunies par. une quantité de lames de ressort 64 faisant corps. Celles-ci sont montées écartées les unes des autres pour faciliter leur mou- vement relatif. Chacune des bagues supérieure 60 et inférieure 62 est pourvue d'une partie annulaire respective 65 et 66 faisant saillie vers l'intérieur. Quand le porte-coussinet intérieur 60 est monté sur la partie portante 68 ou tourillon de l'arbre 20, les lames de ressort 64 sont maintenues écartées du tourillon 68.
Les lames de ressort 64 travaillent donc de la manière décrite pour les lames de ressort.36 du porte-coussinet 30 sous l'effet des différences de dilatation ou de l'application de chocs ou cognements à l'arbre 20.. Cependant, le porte-coussinet 58, le cous- sinet 28 et le manchon de centrage associé 70 décrit ci-après peu- vent être assemblés à la température du local de façon que les la- mes de ressort 64 se courbent vers l'intérieur quand le palier 22 est porté à ses températures de travail normales. Il est à remar- quer que l'espace 72 entre les lames de ressort 64 et la surface du tourillon 68 est suffisant,pour que les lames de ressort 64 puissent se courber sans toucher la surface du tourillon 68 aux températures de travail les plus élevées du palier.
Le coussinet 28 est monté à chaud ou autrement fixé sur le manchon de centrage précité 70 qui est lui-même fixé, dans la forme d'exécution considérée de l'invention, à chacune des
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lames de ressort 64 par des rivets 74 Le manchon de centrage 70 est pourvu d'une saillie annulaire 76 disposée à mi-hauteur et di- rigée vers l'intérieur de façon que cette dernière vienne en con- tact avec chacune des lames de ressort 64. Ou bien, la saillie an- nulaire 76 peut être omise sur le manchon de centrage, chaque la- me de ressort 64 étant alors pourvue elle-même, à mi-hauteur, d' une saillie extérieure (non représentée) semblable aux saillies 100 décrites ci-après avec référence à la figure 6 et venant en contact avec la paroi intérieure du manchon de centrage.
Un espace convenable 78 est ainsi maintenu entre le manchon de centra.ge 70 et chaque lame de ressort 64 de façon que les extrémités du man- chon de centrage 70 ne touchent pas les lames de ressort 64 quand celles-ci se courbent vers l'intérieur sous l'effet des différences de dilatation des constituants du palier. Le tourillon 68 est pour- vu d'une rainure circonférentielle 80 dans laquelle les têtes 82 des rivets 74 peuvent venir se loger quand les lames de ressort 64 se courbent vers l'intérieur.
En variante,chaque rivet 74 peut être remplacé par une goupille à une tête (non représenté), c'est-à-dire par un ri- vet 74 sans tête à son extrémité intérieure 82, puisque le coussi- net intérieur 28 et le manchon de centrage 70 ne peuvent pas se déplacer vers l'intérieur par rapport aux parties centrales des lames de ressort 64. Dans cette forme d'exécution, la rainure 80 peut être omise et les goupilles précitées sont maintenues en pla- ce du fait que leur tête est serrée entre le logement 83 et la paroi intérieure du coussinet 28.
La bague supérieure 60 est pourvue d'une partie 84 en surplomb vers l'extérieur, venant toucher les extrémités supérieu- res respectives du manchon de centrage 70 et du coussinet inté- rieur 28 qui est ainsi localisé longitudinalement par rapport au porte-coussinet 58. Une bague de retenue 86 est montée à chaud ou autrement fixée sur le pourtour extérieur de la bague inférieure 62 et vient toucher les extrémités inférieures du coussinet inté- rieur 28 et du manchon de centrage 70. La bague de retenue
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86 est pourvue de plusieurs pattes montantes 88 venant se loger dans des encoches correspondantes 90 pratiquées dans les extrémi- tés inférieures du coussinet intérieur 28 et du manchon de centrage 70.
Comme décrit ci-avant au sujet de la bague de retenue 52 du porte-coussinet 30, la bague de retenue 86 empêche donc absolument tout mouvement de rotation du coussinet 28 par rapport au porte- coussinet 58.
Le manchon de centrage 70 sert à assurer le centrage précis du coussinet 28 par rapport au porte-coussinet 58 après application accidentelle de forces de cognement ou de chocs, en cours d'utilisation du palier 22. Ceci se fait en fixant rigidement le coussinet intérieur 28 à la partie centrale de chaque lame de ressort 64 à l'aide du manchon de centrage 70, comme précité. De ce fait, tout mouvement, aussi réduit soit-il, est empêché entre les lames de ressort 64 et le* coussinet 28.
Un mouvement relatif de ce genre produirait autrement des forces de frottement au moins entre certaines des lames de ressort 64 et le pourtour intérieur du coussinet intérieur 28, forces qui auraient tendance à s'opposer au recentrage exact du coussinet par rapport au porte-coussinet 58 et à maintenir, par conséquent, l'arbre 20 légèrement hors d' alignement par rapport au coussinet 28. Ce léger désalignement de l'arbre 20 par rapport au coussinet associé 28 produirait des trem- blements et'des vibrations dans l'appareil aux vitesses de rotation élevées de l'arbre 20.
Quoiqu'on puisse associer un manchon de centrage, sem- blable au manchon de centrage 70, au porte-coussinet extérieur 30, ce manchon est omis dans la forme d'exécution considérée de l'inven- tion parce qu'un très petit désalignement du coussinet extérieur 26 et de son porte-coussinet 30 par rapport au logement de palier as- socié 24 n'a évidemment aucune influence sur le centre de rotation de l'arbre 20.
Dans les cas où le palier est moins sévèrement sollicité le manchon de centrage 70 peut être entièrement . ,omis, le coussi- net intérieur 28 étant monté dans un porte-coussinet 92, comme
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le montre la figure 6 du dessin annexé. Le porte-coussinet 92, de construction semblable à celle des porte-coussinets décrits ci- avant,comprend une bague supérieure 94 et une bague inférieure 96 réunies par plusieurs lames de ressort 98 faisant corps, avec ces bagues. Chaque lame de ressort 98 est pourvue d'une saillie extérieure 100. Les saillies 100 se trouvent à mi-hauteur des la- mes de ressort 98 et sont destinées à venir en contact avec le coussinet intérieur 28 et à le centrer par rapport au porte-cous- sinet 92.
Ces saillies permettent aussi aux lames de ressort 98 de se courber vers l'intérieur sans venir toucher les extrémités su- périeure et inférieure du coussinet 28. Un espace 102 est laissé entre chacune des lames de ressort 98 et le coussinet intérieur 28 afin de permettre aux lames de ressort de se courber vers l'inté- rieur. Dans le même but, des parties annulaires rentrantes 104 et 106 sont prévues respectivement sur les bagues supérieure 94 et inférieure 96 pour maintenir les lames de ressort 98 écartées de la surface du tourillon 68 (fig.l) de l'arbre. Le coussinet inté- rieur 28 est localisé longitudinalement dans le porte-coussinet 92 et y est maintenu à l'aide de la partie en surplomb 110 et d' une bague de retenue 112, respectivement.
Comme décrit ci-avant avec référence aux figures 1-3 du dessin annexé, la bague de re- tenue 112 est pourvue de pattes montantes 114 qui se logent dans les encoches 90 pratiquées dans l'extrémité inférieure du coussi- net 28, afin d'empêcher ce dernier de tourner dans le porte-cous- sinet 92. Les lames de ressort 98 sont séparées par des fentes al- longées 116 pour permettre aux lames de ressort de se mouvoir in- dividuellement et pour admettre, si on le désire, un fluide de ré- frigération sur la paroi intérieure du coussinet 28 (fig.6) par l'intermédiaire d'ouvertures d'écoulement 118 et 120 qui peuvent être prévues respectivement dans la bague supérieure 94 et dans la bague de retenue 112.
Le porte-coussinet extérieur 30 et le porte- coussinet intérieur 58 (fig.l) peuvent aussi être pourvus, là où on le désire, d'ouvertures d'écoulement de fluide (non représen-' té).
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La description précédente montre que l'invention pro- cure des formes nouvelles et efficaces de palier lisse. Quoique l'invention ait été décrite dans on application aux moto-porapes à métal liquide et semblable, il va de soi qu'elle peut s'appli- quer à tout appareil convenable utilisant des paliers du genre décrit.
REVENDICATIONS
1.- Palier comprenant un porte-coussinet et un coussi- net monté sur celui-ci, caractérisé en ce que le porte-coussinet comprend une paire de bagues axialement espacées et plusieurs la- mes de ressort fixées, aux deux extrémités à. ces bagues respecti- vement, et des moyens d'espacement entre le coussinet et les lames de ressort pour écarter le coussinet de chacune des dites lames.