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La présente invention est relative à la lubrification de mécanis- mes logés à l'Intérieur d'un arbre creux rotatif.
L'invention a pour objet : - un dispositif pour la lubrification de mécanismes logés à l'inté- rieur d'un arbre creux rotatif en utilisant une alimentation en lubrifiant extérieure à l'arbre; - la lubrification de mécanismes logés à l'intérieur d'un arbre creux rotatif de telle manière que lesdits mécanismes reçoivent constam- ment et aussi fréquemment que possible le lubrifiant; - un dispositif pour la lubrification de mécanismes logés à l'in- térieur d'un arbre creux rotatif, dispositif n'affaiblissant pas de manière appréciable ledit arbre ; - un dispositif pour la lubrification de mécanismes logés à l'in- térieur d'un arbre creux rotatif, ce dispositif n'étant pas affecté de manière nuisible par la force centrifuge engendrée par la rotation de l'arbre;
- un dispositif pour la lubrification de mécanismes logés à l'in- térieur d'un arbre rotatif creux, dispositif de construction simple et n'ajoutant qu'un poids faible ou nul au système tout entier; - un dispositif pour la lubrification de mécanismes logés à l'intérieur et à l'extérieur d'un arbre creux en utilisant une alimentation en lubrifiant extérieure à l'arbre.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront aux hommes de l'art à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé sur lequel : @ - les figures 1 et 2 sont des vues en coupe d'un dispositif con- forme à la présente invention et montrent un palier anti-friction logé entre des arbres creux concentriques rotatifs, la figure 1 étant une coupe faite par 1-1 de la figure 2; - la figure 3 est une coupe d'une saillie typique en forme de cuiller utilisée dans la présente invention pour illustrer de manière ana- lytique le procédé appliqué pour dessiner la partie externe ou arrière de cette saillie en forme de cuiller; - la figure 4 est une vue partielle en coupe d'un arbre rotatif creux et montre une variante de la présente invention ;
- la figure 5 est un schéma d'interception du courant d lubri- fiant; - la figure 6 est une vue en coupe faite par 6-6 de la figure 2 ; - la figure 7 est une vue en coupe transversale d'une variante de l'invention dans laquelle les dispositifs en forme de cuiller pour le lubrifiant font partie intégrante de l'arbre rotatif creux; - la figure 8 est une vue en coupe transversale d'une autre va- riante de l'invention dans laquelle les dispositifs en forme de cuiller sont constitués par des trous percés dans l'arbre à l'alignement de sail- lies d'une chemise d'arbre; - la figure 9, enfin, est une coupe faite par 9-9 de la figure 8.
Sur les figures 3 et 5, le trajet suivi par le courant de lubri- fiant est indiqué en To
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Pour la description de la présente invention, l'exposé sera limi- té à un système de lubrification organisé pour fournir du lubrifiant à un palier anti-friction logé entre deux arbres creux rotatifs concentriques.
Il doit être entendu que la présente invention est également applicable à un mécanisme quelconque logé à l'intérieur d'un arbre creux rotatif et que cet arbre rotatif double particulier, ainsi que la construction de palier, ont été choisis dans le but de décrire l'invention parce qu'ils constituent une application pratique de cette dernière.
Comme on le voit sur la figure 1, l'arbre rotatif interne 2 peut tourner autour de l'axe 3 et est logé à l'intérieur de l'arbre rotatif ex- terne 4 auquel il est sensiblement concentrique. Les arbres 2 et 4 peuvent tourner dans le même sens ou dans des sens opposés. Ils sont espacés l'un de l'autre et supportés l'un par rapport à l'autre par le palier 6. Comme le montre la figure 1, le chemin de roulement interne 7 du palier 6 est fixé axialement à l'arbre 2 dans un sens par une pièce d'espacement 8 qui est à son tour maintenue en position fixe axialement dans un sens par un écrou 10 s'engageant sur les filets 12 de l'arbre 2.
Le chemin de roulement interne 7 du palier 6 est empêché de se déplacer axialement dans l'autre . sens par un organe d'espacement 14 protecteur de lubrifiant qui bute contre des organes d'espacement 16 et 18 de support de joints, le dernier de ces organes butant contre 1'épaulèrent 20 de l'arbre 2. Les organes 16 et 18 supportent des joints d'étanchéité 22 et 24.
Un manchon 26 est logé à l'extérieur des joints 22 et 24 et est percé d'un trou 28 au moins. Le manchon 26 porte contre l'arbre 4 à l'en- droit d'un épaulement 30 et il est supporté par rapport à celui-ci par au moins un organe d'espacement radial 32 logé dans la chambre annulaire 34 formée entre la surface extérieure du manchon 26 et la surface intérieure de l'arbre 4. La chambre annulaire 34 communique avec un trou 36 de l'ar- bre 4. L'une des extrémités du manchon 26 porte contre un chemin de roule- ment externe 38 du palier 6 pour l'empêcher de se déplacer axialement dans un sens; le déplacement axial du manchon 26 dans ce sens est empêché par un dispositif convenable quelconque non figuré.
Un organe d'espacement 40 à fentes qui porte un organe d'espace- ment et de retenue d'huile 42 porte axialement contre l'autre extrémité du chemin de roulement externe 38 du palier 6 et.bute également contre une saillie ou lèvre 44 de l'arbre 4 pour empêcher le chemin de roulement ex- terne 38 du palier 6 de se déplacer axialement dans l'autre sens. Il y a lieu de noter que la surface interne 46 de l'organe d'espacement 40 à fen- tes s'évase vers la droite par rapport à la figure 1, et qu'elle forme une cavité annulaire 48 avec l'organe d'espacement et de retenue 42, l'organe d'espacement 8 et le palier 6. Des fentes 50 pratiquées dans l'organe d'es- pacement 40 sont en alignement avec des fentes 52 de l'arbre 4 et sont de préférence légèrement plus grandes que celles-ci.
Ces fentes sont relative- ment longues dans le sens axial et relativement étroites dans le sens cir- conférentiel, comme on le voit sur la figure 6, pour maintenir à une valeur minimum l'affaiblissement de l'arbre 4. Ces fentes s'étendent presque tan- gentiellement à l'arbre intérieur 2, comme on le voit sur la figure 20
L'arbre 4 est supporté extérieurement par des paliers tels que le palier 101.
Dans un mode de réalisation de l'invention, un certain nombre de saillies 54 en forme de cuillers sont fixées à la périphérie externe de l'arbre 4 par un moyen approprié quelconque tel qu'un petit axe 56. Les saillies 54 formant cuillers sont'espacées de manière sensiblement égale sur la périphérie de l'arbre 4, et le bord avant 58 ainsi que la surface avant interne concave 60 des saillies 54 sont disposés et conformés de
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manière à constituer un passage à surface lisse avec les fentes ou trous
50 et 52 de l'organe d'espacement 40 et de l'arbre 4, respectivement
Le lubrifiant provenant d'une source extérieure habituelle (non figurée) est introduit dans le système par un conduit 62 et est projeté sous forme de courant ou de jet de lubrifiant par l'ajutage 64 disposé près de l'extrémité du conduit 62,
l'ajutage et le conduit susvisés étant placés à l'extérieur de l'arbre 4 et ayant une position fixe, de manière à diriger un courant stable de lubrifiant le long du parcours 66 représenté sur la figure 2, de manière telle qu'il passe à proximité de la surface externe de l'arbre 4 et qu'il y soit légèrement plus que tangent. Le courant de lubrifiant ainsi dirigé est intercepté par le bord avant 58 de la saillie- cuiller 54 et est dirigé vers l'intérieur le long de la surface concave
60 de ladite saillie et par une fente (ou trou) 67 constituée par les trous
50 et 520 La fente ou trou 67 se raccorde à la saillie-cuiller 54 pour for- mer un dispositif de cuiller ou cuiller allongée 69 qui communique avec l'intérieur de l'arbre 4 et qui fait saillie vers l'extérieur à partir de cet arbre et dans son sens de rotation, comme on le voit mieux sur la figure 2.
Les trous 67 se trouvent dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre 4 et, ainsi qu'il, a été dit ci-dessus, sont sensiblement tan- gents à l'arbre interne 2. La vitesse relative entre le courant de lubri- fiant et le dispositif de cuiller 69 doit être suffisante pour que le lu- brifiant soit envoyé, par l'intermédiaire du dispositif de cuiller 69, avec une force suffisante pour vaincre la force centrifuge engendrée par l'arbre rotatif 4 et l'organe d'espacement 40, force centrifuge qui tendrait nor- malement à projeter le lubrifant vers l'extérieur
Si l'on se reporte de nouveau à la figure 1, on voit que lorsque le lubrifiant passe par le dispositif de cuiller 69, il est introduit dans la chambre annulaire 48 et se trouve projeté vers l'extérieur,
par la for- ce centrifuge engendrée par la rotation de l'arbre intérieur 2, contre la surface interne inclinée 46 de l'organe d'espacement 40 à fentes, et se trouve dirigé, grâce à cette inclinaison, vers la droite et par conséquent à travers le palier 6, ce qui assure ainsi la lubrification de ce dernier, et ensuite dans la chambre annulaire 68.
La force centrifuge oblige le lubrifiant à passer par le ou les trous 28 du manchon 26 et à travers la chambre annulaire 34 et les trous 36 de l'arbre
4 jusque dans un type quelconque des collecteurs de balayage ou un autre type quelconque de système de balayage, non figurés. Après avoir traversé le trou 36 de l'arbre 4, le lubrifiant peut être utilisé pour lubrifier le palier 101 qui est maintenu dans le support de palier 108. Dans le pa- lier 101, le lubrifiant peut passer le long de rainures axiales 104 ou par des trous radiaux 106, ces derniers fournissant le lubrifiant aux bil- les 102. Outre qu'il peut servir à lubrifier le palier 101, le lubrifiant joue aussi le rôle d'agent de transfert de chaleur en évacuant la chaleur du palier.
Les organes d'espacement 14 et 16, lorsqu'ils tournent, servent à empêcher le lubrifiant de venir en contact avec les joints 22 et 240 En passant à travers la chambre annulaire 34, le lubrifiant sert à refroi- dir les joints 22 et 24, car il évacue la chaleur engendrée par le frotte- ment de ces jointso
Le nombre et l'emplacement des cuillers ou des dispositifs de cuil- ler 69 sont soigneusement choisis pour fournir du lubrifiant au mécanisme logé à l'intérieur de l'arbre, à tout moment ou aussi souvent que cela est possible.
Il est hautement désirable de choisir la position et la hauteur de la cuiller de telle manière qu'une cuiller 69 intercepte le courant de lubrifiant 66, tourne dans ledit courant et cesse d'être en contact avec celui-ci dès que la cuiller suivante 69 s'approche pour intercepter le courant de lubrifiant, sans perte de lubrifianto
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Si cette interception continue est assurée, le lubrifiant est amené au mécanisme! à l'intérieur de l'arbre à tout moment ou aussi souvent que cela est possible. Bien entendu, le réservoir d'huile de la chambre 48 aide à ce fonctionnement.
En choisissant convenablement le nombre de dispositifs de cuiller 69 à utiliser avec un arbre 4 particulier et en faisant varier la vitesse du lubrifiant, la totalité du lubrifiant éjecté par l'ajutage 64 du con- duit peut être dirigée vers le mécanisme à l'intérieur de l'arbre.
Si l'on se réfère à la figure 5, on voit que l'arbre creux rota- tif 4 et une cuiller particulière 69 qui lui est associée interceptent le courant de lubrifiant éjecté à partir de l'ajutage 64 au point 80 et que cette cuiller sera en contact avec le trajet du lubrifiant (désigné par T sur la figure 5), jusqu'à ce qu'elle atteigne le point 82. Ce der- nier sera dénommé le point du coupure et le point 80 le point d'intercep- tion. Dans cette organisation particulière, le bord avant de la cuiller 69 est à une distance "d" de 88,9 mm de l'axe de l'arbre 4 et l'axe du tra- jet de lubrifiant est choisi de manière qu'il soit à une faible distance de la tangente à l'arbre 4, telle que la perpendiculaire "h" entre l'axe de l'arbre 4 et l'axe du trajet du lubrifiant soit de 81,78 mm.
On peut calculer par la trigonométrie que l'angle 0( est de 23 degrés; on peut alors déterminer la valeur de la distance "1", qui est la longueur de la corde entre le point d'interception 80 et le point de coupure 82.
La distance "1", qui est la distance sur laquelle une cuiller particulière 69 peut passer au sein du courant d'huile, est calculée comme étant de 6929 mm. La distance "1" est celle de la corde formée par l'interception du cercle extérieur 81 de la cuiller et du courant de lubrifiant 66.
Si chaque cuiller 69 se déplace sur cette longueur de trajet de lubrifiant et si la vitesse du lubrifiant est telle que le courant de lubrifiant se déplace exactement sur cette distance à partir du moment où une cuiller particulière 69 dépasse le point de coupure 82 jusqu'à ce que la cuiller suivante 69 atteigne le point d'interception 80, la totalité du lubrifiant envoyé par l'ajutage 64 sera amenée au palier.
Ceci représente 100% de récupération de lubrifiant. Si le lubrifiant se déplace plus loin que la distance "1" dans le temps donné, une certaine quantité de lubrifiant est perdue, et, si le lubrifiant se déplace d'une distance inférieure dans le temps donné, les cuillers 69 ne reçoivent pas la quantité maximum possible de lubrifiant. Si, dans l'exemple repré- senté sur la figure 5, l'arbre 4 peut tourner à 5000 tours/minute et si trois cuillers 69 également espacées sont disposées autour de l'arbre 4, les ouillers successives 69 atteignent le point de coupure 82 tous les 1/15000 de minute ou une fois par 0,0000667 minute.
Le point de coupure est choisi de manière que, lorsque la cuiller précé- dente 69 dépasse le point de coupure 82, le courant de lubrifiant commet ce à passer par le trajet représenté sur la figure 5 et la cuiller 69 suivan- te intercepte tout le lubrifiant ayant ainsi passé, jusqu'à ce qu'elle atteigne à son tour le point de coupure 82.
Pour obtenir un rendement de 100% lors de la lubrification du mé- canisme logé à l'intérieur de l'arbre, on peut faire varier la vitesse du lubrifiant de telle manière qu'il se déplace exactement de la distance "1" dans le temps écoulé entre le moment où une cuiller 69 atteint le point de coupure 82 et le moment où la cuiller 69 suivante atteint le point d'interception 80.
En utilisant la formule bien connue distance-vitesse-temps, on peut calculer que le lubrifiant doit se déplacer à une vitesse de 1041 mètres/minute. En faisant varier la pression du lubrifiant dans le conduit
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62 et en faisant varier la dimension de l'ajutage 64, on peut atteindre cette vitesse du lubrifianto
Il est évident que, dans les cas où il existe des limites définies pour la pression du lubrifiant et pour la dimension de l'ajutage de lubri- fiant, en fonction d'un diamètre donné de l'arbre, on peut faire varier le nombre de ouillers 69 et leur hauteur pour obtenir le rendement optimum en lubrifiante
Il est essentiel que le dessin des saillies-cuillers 54 soit tel que, une fois que le bord avant 58 de la cuiller 69 a dépassé le point de coupure 82,
le courant de lubrifiant soit capable de passer à distance de la partie arrière 84 (voir figure 3) de la cuiller 69, de manière à ne pas heurter la surface 84 et à pouvoir être dévié vers l'extérieur à partir de son trajet normal de déplacement à partir de la cuiller suivante 690
Sur la figure 3, le trajet T du lubrifiant est représenté par une flèche et la saillie-cuiller externe 54 passe juste par son point de coupure 82 du trajet du lubrifianto Il faut que le trajet du lubrifiant passe ra- dialement à l'extérieur et à distance de la surface arrière 84 de la saillie- cuiller 540 En choisissant divers points tels que les points 1, 2, 3, 4 et 5 sur le trajet du lubrifiant et en traçant des rayons à partir de chacun de ces cinq points, en sens inverse du sens de rotation de la cuiller 54,
après détermination du laps de temps nécessaire au bord avant du courant de lubrifiant pour passer du point 0 au point 1, au point 2, au point 3, au point 4 et au point 5, on peut alors faire un report sur les divers rayons pour représenter la distance dont la saillie-cuiller 54 se sera dé- placée pendant des temps comparables.
On peut alors tracer une courbe fic- tive d'interférence 100 passant par les points 1', 2', 3', 4' et 5' et on peut donner à la surface arrière 84 de la saillie-cuiller 54 une forme telle qu'elle se trouve à l'intérieur de cette courbe en tous les pointso Cette façon de déterminer les dimensions de la saillie-cuiller 54 empêche une déviation du courant de lubrifiant par la surface arrière 84 de la saillie-cuiller 540
On voit sur la figure 4 une variante de l'invention dans laquelle l'organisation des cuillers 69' a la forme d'un tube coudé 54' qui passe par un trou 67 dans lequel il est retenu par un moyen approprié quelconque tel qu'une brasure, une soudure, un rivetage ou un emmanchement serré.
La cuiller tubulaire 69' est courbée sur environ 90 pour porter contre la surface externe de l'arbre 4' et elle débouche dans le courant 66' de lubrifiante Le dispositif 69' de cuiller communique avec l'intérieur de l'arbre 4' et fait saillie à partir de celui-ci à peu' près tangentielle- ment. Le trou 67' dans 1 arbre 4' peut être usiné de telle manière que son diamètre varie progressivement depuis une grande ouverture sur le diamètre intérieur de l'arbre 4' jusqu'à une ouverture plus petite sur le diamètre extérieur dudit arbreo Le trou 67' est plus grand suivant la dimension axiale de l'arbre 4' que suivant la dimension circonférentielle, comme le montre la forme du trou 50 sur la figure 6.
La figure 7 montre une variante de l'invention dans laquelle le dispositif 69" de-cuiller fait corps avec l'arbre 4". On obtient ce résul- tat en usinant une pièce cylindrique dont la périphérie externe est repré- sentée en traits mixtes et est désignée par le nombre de référence 1500
Les figures 8 et 9 représentent un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel l'organisation 69"" de cuiller est constituée par des trous 67"' à l'alignement de saillies-cuillers 122 de l'anneau 120 des cuillers. Une partie 126 de ce dernier est enlevée pour former l'entrée 124 de chaque dispositif 69"' de cuillère L'axe 164 empêche l'anneau 120
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de tourner par rapport à l'arbre 4"".
Comme on le voit sur la figure 9, l'anneau 120 est maintenu dans une position axiale fixe sur l'arbre 4"' par le rebord annulaire 160, qui fait saillie sur l'arbre 4"', et par l'écrou 162 qui se visse sur l'arbre 4"',
Bien que 1'on ait décrit et représenté ici plusieurs modes de réalisation de l'invention, il est évident que diverses modifications dans la construction et dans l'organisation des éléments peuvent être faites sans sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS.
1. Appareil de lubrification comportant un premier arbre creux rotatif, un dispositif de cuiller communiquant avec l'intérieur de l'arbre précité et faisant saillie sur celui-ci vers l'extérieur, dans le sens de rotation dudit arbre, et ainsi qu'un dispositif placé à l'extérieur de l'arbre et dans une position telle qu'il dirige un courant de lubrifiant par le dispositif de cuillers précité à l'intérieur de l'arbre.