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" Broche pour machines textiles " Qualification proposée: BREVET D'INVENTION
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La présente invention concerne d'une façon générale des broches pour machines textiles tournant à grande vitesse, et plus spécialement, elle se rapporte à un type nouveau de paliers et de tourillons pour des broches de machines textiles et analogues, autorisant des vitesses fortement accrues de la rotation des broches, avec une réduction marquée des vibrations et de l'usure qui s'y attache.
Une application du palier dont on a donne la description consiste à monter une broche de fausse torsion tournant à grande vitesse dont une variété a été décrite dans le brevet des Etats-Unis No. 3.044.247 accordé à Richard G. Hilbert le 17 juillet 1962. Le palier de la présente invention est considéré copine apportant'une amélioration marquée par rapport aux diverses constructions de paliers qui sont décrites dans ce brevet ainsi que par rapport à d'autres formes habituelles connues de l'inventeur. Naturellement, on comprendra que le palier décrit ici s'adapte à bien d'autres emplois que ceux qui consistent à le combiner simplement à une broche de fausse torsion, et par conséquent, son emploi n'est pas limité à cet usage.
C'est un phénomène reconnu que des arbres qui tournent, quelle que soit la peine qu'on se soit donnée pour les fabriquer , ne tournent pas parfaitement rond bien que naturellement le degré d'excentricité dépende du soin apportéau procédé de fabrication. Les vibrations et les usures qui en résultent sont des effets indésirables qui proviennent des excentricités
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de l'arbre et dans certaines applications,elles peuvent être totalement inacceptables à moins qu'elles soient réduites ou que l'on ne les compense de quelque -autre façon.
Lorsqu'on les emploie dans des applications à la fausse torsion dans lesquel- les les vitesses des broches s'élèvent jusqu'à 500.000 tours par minute ou dépassent souvent cette valeur, même de faibles vibrations qui se produisent à des vitesses de rotation moin- dres entre la broche et les paliers supports sont fortement augmentées aux très grandes vitesses atteintes pendant le fonctionnement normal. Le palier décrit ici permet une augmen- tation considérable par rapport aux vitesses des broches habi- tuelles tout en maintenant à des niveaux acceptables les vibra-' tions et les usures de broches qui en résultent.
En bref, ceci se réalise par des moyens élastiques qui sollicitent des tam-
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pons ou segments de paliers à venir en cazaa: permanent avec les surfaces portées ou surfE,c:as à soutenir ±é :.rocne.
Cependant, lorsque la broche fourra le-. moyens éls:;J..y'-;:l;;;1 s-.: rétractent ou se distendent suivant l f 6Z'- .,"Y':ric::t de i.%3 en sorte de .maintenir une pression ,±,0:"',.. .¯ ¯ 't<¯Ü:;-:-0:"::l0 sur li broche et il en résulte une r;iàu->.ii.=,ô: ... - .. ";' 0:':±1,,: ün;;:; t3t ure usure rébi.11ière bien que néü23., a::¯ù Par conséquent, un Lut ce lr'.. .:",1.x: ::'.:'l;.7',J,ti.): .;: t J: procurer une structure de :? â..,¯... :xii¯1;=g-jn;:,; -;.,;: "\:< ;.;t:2.i; u. r6uit considérB'blement les v.s ;< x.¯= :.¯ , 1. ' i:.: ;.:-.e yin autre but de 1. S .Li;,'.:aw 4 ..'ii L.> ¯ ...
S ,'A '4yra : .. ¯..:.. "l , perfoctionn8 comprenant des eoß ,r¯^ -1 t-2 ,;;hU.:" #,c :,à:,#1 ; ; de façon constante les segmenta porü 'ils ;; -#enir en (,0C)1';ln. tion positive et continue avec les surfaces portées de la broche,
Un autre but de l'invention est de procurer un palier qui assure une usure uniforme des surfaces portées d'un arbre
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soutenu par ce palier pour y avoir un mouvement de rotation.
Un autre but encore de l'invention est de procurer un palier à ultra-grande vitesse d'une conception simple et d'une réalisation économique.
D'autres buts de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre considérée avec les dessins dans lesquels les mêmes chiffres se rapportent aux-mêmes éléments d'un bout à l'autre.
Sur les dessins ;
Figure 1 est une vue en élévation latérale représentant une broche de fausse torsion qui peut être montée avec le palier à grande vitesse qui forme l'objet de l'invention.
Figure 2 est une vue en coupe par la ligne 2-2 de la figure 1.
Figure 3 est une vue en coupe semblable à celle de la figure 2,montrant une structure modifiée.
Figure 4 est une vue en élévation latérale de la monture de palier perfectionnée pour une broche tournante montée dans ce palier.
Figure 5 est une vue en coupe considérée suivant la ligne 5-5 de la figure 2/
Figure 6 est une vue semblable à la figure 5 montrant une forme modifiée de l'invention ; et
Figure 7 est également une vue semblable à la figure 5 montrant une autre modification de l'invention.
En se reportant particulièrement à ces dessins, figure
1 représente une broche de fausse torsion, à grande vitesse, ordinaire, 10, semblable à celle du brevet Hilbert susmentionné et comportant l'habituel piton de torsion 12 qui coopère avec le fil, formé à l'extrémité supérieure de la broche. La lame
10 de la broche est portée pour tourner dans des paliers qui
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vont être décrits brièvement et qui sont montés dans ces oreilles 14 et 16 du boîtier 18 de la broche. Cette dernière est montée dans une monture de broche habituelle non montrée mais qui est bien connue des techniciens. Une courroie d'entraînement 20 est soumise à un mouvement à grande vitesse de la façon habituelle en sorte de transmettre un mouvement de rotation à la base 22 de la lame de la broche.
Comme on le voit le mieux à la figure 5, une monture ou coussinet 24 de forme généralement cylindrique, fabriquée à partir d'une matière poreuse, par exemple de bronze fritte ou analogue, est reçue dans l'alésage 26 de l'oreille-16. La construction intérieure de l'oreille 14 est semblable à celle de l'oreille 16 et on ne la décrira done pas Vers l'intérieur du bloc 18, c'est-à-dire dans la direction de l'ouverture centrale entre les oreilles 14 et 16, le cy@ssinet 24 est
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maintenu dans un alésage 26 au moyen à'i;.=i an>;enu de ru'-3.';u-9 fendu 28, une rondelle annulaire 50 t"vt disposée en't:re l'anneau et la monture pour empêcher 1L. .:rtxa.At? r :e la poussière et d'autres corps.
Vers 1"e;:ir: ;.;.it4 â 4:b.eâ'e l'alésage, le coussinet 24 -it :^â."..Y;.ai:'..t !'7..,ï' e-,-ce ::,,ia4:;.îsls ù, prendre ur. mouvement axial pin un &nm,3.u xî. >e : ;.: 3 eri ,: û¯ . ¯ d'arc ou de cuvette, une rondelle s's'chrt'aet e:ù/1lLair-# ûtaxi-i, à nouveau prévue -i#1t.< 1 anneau t. 1:". I::c:ilt43:."$ p<.,.;. empêcher l'entrée de pc>-1s>;..l,re t t tß # ;:r:5 pour tr2.R-m'.'s la poussée de la monture cjussinc-t' 1= % -#.: 'bloc *ii;-ilT.,>;,> 18. Les anneaux de retenue 28 et 32 avec des rains- res intérieures 36 et 38 respectivement,prévues dans ce tut dans les parois de l'alésage.
Il est nécessaire que le coussi- net 24 soit placé exactement.en azimut ainsi qu'axialement par rapport à l'alésage 26, et dans ce but, une -goupille de positionnement 39 est adaptée dans un petit passage cylindrique'
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41 qui s'étend transversalement par rapport à l'axe de l'alésage à travers la paroi annulaire de l'élément d'oreille 16 (voir - figure 2). L'extrémité intérieure de la goupille 39 pénètre dans un évidement 43 prévu dans la surface extérieure du coussinet 24.
Le ooussinet 24 a un alésage central 40 dirigé axialement, coaxial à l'alésage de l'enveloppe 26, l'extrémité supérieure (figure 5) de l'alésage 40 étant évasée vers le haut suivant un angle aigu relativement grand, comme indiqué en 42.
Deux fentes ou canaux sensiblement identiques 44 (voir figure 2) sont découpés dans la paroi intérieure de chaque rivage de-coussinet, 40, s'étendant longitudinalement sur tonte la longueur de la paroi, avec leurs axes parallèles à l'axe de l'alésage et radialement vers l'intérieur de la paroi d'une
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distance égaleépproximativement à la moitié de l'épaisB6' radiale du coussinet 24. Contre la paroi de fond de chaque fente 44 est disposée une mince bande ou plaque métallique
46 qui, en gros, a même étendue que la fente.
Comme on peut le voir le mieux à la figure 2, les deux fentes de chaque coussi- net 24 sont de préférence agencées avec leurs lignes centrales écartées de 90 l'une par rapport à l'autre et de 135 par rapport à la ligne de tangence de la courroie d'entraînement
20 sur la lame de la broche 10.
Les évidements ou fentes 44 sont propres à recevoir des segments de palier 48 identiques qui, disposés en paires dans les coussinets 24, constituent des points de tourillonnement pour les parties extrêmes réduites de la lame de la broche 10.
Les segments 48 sont faits d'une matière dure résistant à l'usure, de carbone pur,,de pierres précieuses naturelles ou synthétiques telles que le saphir ou analogues, bien que du .métal 'résistant fortement à l'usure puisse leur être substitué
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lorsque l'on peut autoriser une fréquence de remplacement. plus grande. Chacun des segments est en gros de la forme d'un prisme rectangulaire et tronqué à angle droit, ayant au total six côtés. Les deux côtés voisins 50 et 52 constituent des surfaces portantes planes qui reçoivent la charge du palier de la partie d'extrémité réduite 54 et de l'épaulement conique
56 de la lame de la broche 10.
Le plus petit de ces deux côtés,
52, recoupe le plus grand, 50, suivant un angle obtus approxi- mativement égal à celui de l'évasement des extrémités de l'alésage du coussinet, 40, et complémentairement à la conicité de l'épaulement 56. Le côté 58 en face du côté 50 a un rayon de courbure convexe plus grand et est propre à reposer contre la bande métallique 46 dans le fond de l'évidement 44. La courbure de ce côté 58 permet au segment de s'aligner de lui-- même dans l'évidement avec ses faces jportantes en contact convenable avec les surfaces correspondantes de la lame de la broche et en évitant la nécessité de former les deux. côtés opposés plus grands en parallélisme exact.
En raison de la courbure, le côté 58 peut n'avoir qu'une ligne théorique de contact avec toute surface plane contre laquelle il bute, et la fonction de la plaque métallique 46 est d recevoir .la charge concentrée provenant de la face arrière courbée du segment et de la transmettre à l'élément élastique 60 que l'on décrira, ou en des cas extrêmes, de distribuer cette charge sur le fond de l'évidement radial du coussinet poreux.
Les dimensions transversale et longitudinale des segments 48 sont telles qu'ils ne sont pas complètement reçus dans les évidements 44 mais plutôt qu'ils ont les plus grandes faces portantes 50 qui s'étendent à la façon de cordes par rapport à l'alésage 40. Ceci assure que la charge imposée au palier est portée par les segments plutôt que par la surface
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intérieure de l'alésage* le dismètra des a24sgges du bzz est suffisamment supérieur à cel'mi de 3a :1e extreme JtêaH.l'i 54 de la lame de la broche 10 pour qu'un jeu tËisasosâGLs existe entre la surface de la broche et la lIBWIr.fac-e i1es .a:L:é.E.&-
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ges.
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Autour de la périphérie du ecnzsà1aet'24. n :1'.r:rrmé Dn évidement ou rainure 59 ayant une profondeur .pr.Bx'dmaT-Bn#nt: égale à la moitié de l'épa.isaeMr rxdiz3e .au co1i!SfIS:i.m rU;.. âl=:ï, on comprendra que chacun des canaux 44 srozwre daoes la 3sEtnre 59 et communique avec elle. Ume bagne en 0 60 ale Tani1tchouc ou d'une autre matiÈre êlaatïque ou :!B.:D. i.ita1l :1l.e '19:E"::: v -. nablement adaptée dans les limites de la. 2m!==,e !59 et edmgëre avec les surfaces des bandes mé'taHi.'Qjass 4B pID11J.Ir' ]. lB emaoter du contact des parois de -tond 'des i.&'Eamnts 44 'et 1
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presser contre les segmenta 48.
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Lorsque la broche est Imact:ive, fi 3r a -*n !,>±:'1;:it quantité de jeu latéral à la broche. Ce1:J.tt, J ..rie d'entraînement en rotation, prov'emanL'E par exe-msne ..de la courroie 20, est transmise à la :Lame de 2a 'hrD.EB lD ;de .1'.a;'# à solliciter la lame de la broche da= sa -martle àenz3nai 5# à venir en contact avec des eureaces pmrtsntes TsaËS.&ls ¯iàF des parties coopérantes des segmenta 4B et à îa ::ta surface intérieure de l'alésage 4G vu C.Dli:.$:i::1.: r.. Ils 1;tomà I;é sollicite la partie de l'extrBd.tê de la e 3B va'ELr en coopération avec la surface portamte 5a .#.-e,s ze,gm*¯à 4!$ il$fu transmise à son tour par la plaque méxez1iqwB 46 à hi '9xssaae en 0 60.
Ainsi, lorsque l'arbre 10 tom'me, les seamamts 4a des bandes métalliques associées 46 P8UJlTe1m.t C bu1l.i z :n. ":J!:#rtttSrieur des fentes ou canaux 44 afin que ]Les e1ts $(lDjl#m;rtt toujours maintenus en contact intime avec :la Durtle ite:!l'!lJli!-rn: :n.
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54 de la broche 10. Par exemple, en un point de sa rotation, le segment 48 peut être sollicité vers l'extérieur à l'encontre de la sollicitation de la bague en 0 élastique 60 par l'excentricité de la partie terminale 54 de la broche. En un autre point de sa rotation, un segment peut être sollicite vers l'intérieur par la bague en 0 élastique pour maintenir la coopéf ration entre celle-ci et la partie extrême réduite. Lorsque les deux segments agissent mutuellement, la partie réduite d'extrémité 54 est maintenue en coopération avec la surface portante 50 par la bague en 0 60 sur tout son parcours de rotation.
Du fait que les segments cèdent par rapport aux variations de rayon de la broche tournante et sont cependant maintem@s en contact intime avec la partie terminale 54 par la bague en C
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60, la vibration est effeotivenent amor1 Íe, les o)!.:,cs sur lt.s portées sont absorbés et l'usure de la 4...¯ : t;e.r'..!rlDale r';cu;..1;;.-1 est négligeable.
De la description qui procède, e'K c#;pre:wL'"'1It q:1 chaque paire coopérante de ssgment3 46 dé±1ni% 1za palier combiné du type en V radial et àe xauz±*, 1. c.har;;e reàiale est transmise de la broche 10 par la , - g. extréae rdite- .. les segment=- 48 et les plaques de a:::.stri;;'1:.;.iiC &8 <ch.sge 4E .. coussinet 24 et de là au bloc de p::...ll.er 3.. Les fcces p.¯y:-a: des t'""''tl',.'3 inclinés 52 .â'G....f,f¯''a d>:. "; :t:':: 1.!),.g,n-:t2 ';'Q'¯.4; .. de la broche la poussée ax12.1\.. d 1:.S 1.. ";', .: 1. t :i.;."':;re .; .:::',;: de la broche, et transmettent la poussée par la rondelle 32
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et la bague de retenue 34 directement à l'enveloppe.
Alors que les surfaces portantes radiales 50 de chaque paire de segments sont de préférence agencées à angle droit jaune par reapport à l'autre, un angle différent peut être utilisé aussi.
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Le système de graissage pour un palier à segments peut être tel que décrit dans le brevet Hilbert @ont il a été question précédemment. Comme expliqué à cet endroit, la prati- que usuelle consistant à permettre aux éléments en rotation d'avoir un contact direct avec le lubrifiant ne peut être sui- vie ici puisque .le contact direct avec le lubrifiant aux vitesses dont il e st question ici aurait pour effet-de retarder la rotation de la broche. On a trouvé qu'une lubrification sa- tisfaisante peut; être obtenue en faisant tourner la broche de manière à ce-qu'elle ne vienne pas en contact avec la matière pénétrée par l'huile lubrifiante.
De cette façon, le contact positif entre le lubrifiant et la surface tournante de la broche est évité, mais une quantité suffisante d'huile ou de vapeur d'huile est recueillie par les surfaces tournantes de la broche,peut-être en raison de leur grande vitesse relative par rapport à la masse fixe pénétrée par l'huile,pour lubri- fier effectivement les parties extrêmes de la lame de la bro- che.
La particularité décrite ci-dessus-se réalise dans la présente invention en prévoyant dans le coussinet poreux d'allure générale cylindrique 24, l'accès à une source d'huile lubrifiante de façon que le coussinet puisse être pénétré constamment de cette huile. Comme on peut le voir aux figures 2 et 5, cet accès s'obtient en formant dans la paroi de l'alé- sage 26 un évidement annulaire 62 qui s'étend dans l'oreille enveloppe 16. L'évidement annulaire 62 est en communication avec une chambre réservoir d'huile 64, formée dans la partie postérieure de l'enveloppe 18.
L'évidement annulaire 62 et de préférence la chambre réservoir 64 aussi, sont remplis de feutre absorbant l'huile ou d'une autre matière convenable
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indiquée par 66, la présence du feutre retardant l'écoulement d'huile à travers le coussinet fritté 24 et tendant à empêcher qu'il y ait excès de graissage. La chambre 64 peut être avantageusement obtenue par forage dans la partie arrière de l'enveloppe 18 depuis sa face postérieure et en pressant un bouchon 68 dans l'extrémité de l'ouverture,
Tout moyen convenable peut être prévu pour remplir les chambres réservoirs d'huile telles que la voie de passage 70 (voir figure 1) formée dans le côté de l'oreille 16 et s'étendant vers le bas et vers l'intérieur pour être en communication avec la chambre 64.
Le lubrifiant approprié envoyé dans la voie de passage 70 s'écoulera sous l'effet de la gravité dans la chambre réservoir.
Une forme préférée de réalisation de l'invention ayant
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été décrite, on décrira à présent un certain de. -va- riantes qui naturellement se trouver dans la portée ;jJ y.e de l'invention.
Figure 3 représente une forme -de rës-lJ.aaion. da:T.s laquelle la construction de c<;;ssàna.t à #ie-=. i*jt:.entà d.: la figure 2 a été remplacée par un ccus,.2inë :.8 :;" seii#*nl; unique, bien g-'ayant une çai..>ù àe : a-Je> '?-l, -cuxo ù#=j,t#s étant forme de façon à Être 'car.etll z,;"1;<% 1.. -.-u-tie r.:ldui't 5.1,. de 1= or')che. n7(; .'l.qj2 unique 10 =:yt si'i;-' e ¯ ¯¯ le segmeiit 4.8;1 et la bagu; on 'i 60 e-. z>;;.:: n i2 #:; '1ue la construabion dcriT. ,# =¯,xil T 1 3. e>1,... en.c
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Figure 6 représe-,.-.1-e e.'lcu1"t' une z.ttxe torse de :aâ.iw.. tion dans laquelle le coussinet 24b sst formé avec la rainure périphérique et la bague en 0 associée.
En outre, la plaque de métal 46 décrite à propos des formes de réalisation précé- ' dentés a été remplacée par un tampon 74 de caoutchouc ou d'une
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autre matière dilatable ou élastique qui reposa contre la paroi de fond de chaque canal 44 de façon semblable à la plaque.
Chaque segment 48 e'st amené en coopération par contact avec le tampon 74 qui lui est associé et qui sert au même but que la bague en 0 de la réalisation antérieure, c'est-à-dire fournit une monture élastique pour les portées de segments de palier 48 de façon que ces derniers soient maintenus en coopération constante avec la surface de l'arbre tournant de l'alésage 40 tout en permettant en même temps de légères variations d'excentricité sans que l'on éprouve les difficultés habituelles de vibrations et d'usure excessive.
Une version finale du palier à segments est 'donnée par la figure 7 où le segment 48b est muni d'une face sensiblement plane 58a voisine de la bague en 0 60 ,et où la plaque 46 des formes de réalisation précédentes a été éliminée. Le jeu entre la face plane 58a et le fond du canal 44, du fait que la bague en 0 60 porte contre le segment 48b, est suffisant pour permettre à ce dernier de basculer autour de la bague en 0 comme autour d'un pivot,en sorte que la face 50a puisse porter complètement contre la partie réduite 54 de la broche 10. A tous autres égards, la forme de réalisation de la figure 7 fonctionne de la même manière que celle des igures 2 et 5.