Palier de butée hydraulique L'invention se rapporte à un palier de butée hydraulique pour arbres rotatifs, comprenant une surface annulaire fixe de butée et un élé ment tournant avec ledit arbre et présentant une surface annulaire d'appui parallèle - à la dite surface fixe, l'une au moins de ces deux surfaces annulaires étant évidée pour fournir une chambre de pression annulaire ne commu niquant avec l'extérieur qu'à travers un faible intervalle délimité par les bords extérieurs des- dites surfaces annulaires.
Le palier objet de la présente invention est caractérisé en ce que des canaux radiaux formés dans ledit élément tournant et s'éten dant d'une région voisine de l'arbre à une région voisine de la périphérie de cet élément communiquant avec ladite chambre de pres sion par des lumières axiales ménagées dans ladite surface d'appui et dans ladite région voi sine de la périphérie ; lesdits canaux étant ali mentés, dans la région voisine de l'arbre, avec un liquide qui est mis sous pression, sous l'ef fet de la force centrifuge, à l'intérieur desdits canaux qui alimentent, à leur tour, ladite cham bre de pression en liquide sous pression, par lesdites lumières. Le dessin représente quelques formes d'exécution de l'objet de l'invention, données à titre d'exemple.
La fig. 1 représente, en coupe axiale, un palier de butée hydraulique.
La fig. 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la fig. 1 ; et les fig. 3 et 4 sont des vues de détail de deux variantes de réalisation.
Dans la fig. 1, l'arbre 2 est. soumis à une poussée axiale dirigée dans le sens de la flèche F ; il est supporté radialement par deux roule ments à billes 4 et 6 dont les bagues intérieu res sont solidaires de l'arbre 2 et dont les ba gues extérieures, montées dans des alésages 8 et 10 de deux supports fixes 12 et 14, peu vent coulisser librement dans ces alésages.
Le support fixe 12 est monté dans un bâti 16 présentant un alésage 18 dans lequel est logé un bloc 20 contre lequel est appliqué une plaque 22. Des vis 24 servent à fixer à la fois la plaque 22 sur le bloc 20, et l'ensemble de ces deux pièces sur le bâti 16. Le bâti 16 et le support 14 sont fixés sur un socle 16'. La face extérieure 26 de la plaque 22 est dressée. Sur l'arbre 2 est monté un élément tour nant ou rotor 28 rendu solidaire de cet arbre par une clavette 30. La face de gauche (sur la fig. 1) de ce rotor 28 se trouve à très faible distance de la face 26 de la plaque 22 et elle présente un évidement annulaire continu 32.
Un écrou 34, vissé sur une partie filetée 36 de l'arbre 2 maintient serré contre un épau lement 38 .de l'arbre 2 l'empilage de pièces suivantes : la bague intérieure du roulement 4, une bague d'espacement 40, la bague inté rieure 42 d'un roulement à billes à deux ran gées de billes 44 sur lequel .on reviendra plus loin, une douille d'espacement 46 et le moyeu du rotor 28.
La plaque 22 présente un passage radial 48 qui se termine. à l'extérieur par une partie taraudée dans laquelle est vissé un raccord 50 de fixation d'un tuyau 52 reliée à un réservoir d'huile (non représenté). Le rotor 28 monté sur l'arbre présente un certain nombre de ca naux radiaux 54, au nombre de cinq dans l'exemple représenté. Ces canaux communi quent à leur extrémité intérieure avec un alé sage 56 du rotor 28 d'un diamètre supérieur au diamètre de l'arbre 2, mais ils ne débou chent pas sur la périphérie du rotor 28 ; ils communiquent avec l'évidement 32 par des lu mières 58 parallèles à l'axe de l'arbre.
Pour des commodités de fabrication, on usine, de préférence, chaque canal 54 en perçant par l'extérieur un trou borgne diamétral à travers le rotor 28, jusqu'à proximité de sa périphérie et l'on bouche ensuite l'entrée de ce trou par un bouchon, tel que le bouchon fileté 60. Comme on peut le voir sur la fig. 2, les canaux 54 sont régulièrement espacés autour du rotor 28 de façon que celui-ci, muni de ses bouchons, demeure parfaitement équilibré. Les canaux 54 pourraient aussi présenter des lumières ana- loguës à 58 pour utiliser aussi la pression créée dans ces prolongements par la rotation de l'élé ment 28.
La plaque 22 présente un alésage 62 de même diamètre que l'alésage 56 et la douille 46, au droit du passage 48 de la plaque 22 et des canaux 54 du rotor 28 ainsi que sur la partie intermédiaire, est d'un diamètre plus fai ble que les alésages 62 et 56. Le liquide qui arrive par le tuyau 52 peut donc passer libre ment du passage 48 dans les canaux radiaux 54.
L'indice 44 désigne un roulement à billes dont la bague intérieure est solidaire de l'arbre 2. La bague extérieure 64 de ce roulement est logée dans un alésage 66 du corps 20, le dia mètre de cet alésage étant sensiblement plus grand que le diamètre de la bague extérieure 64. Le rôle du roulement 44 est de servir de butée axiale lors du démarrage, comme on le verra plus loin. A cet effet, une face latérale de la bague extérieure 64 de ce roulement est susceptible de prendre appui contre un épau lement 68 de l'alésage 66 du corps 20, et l'au tre face contre la face 70 de la plaque 22. Pour pouvoir supporter des charges axiales dans de bonnes conditions, le roulement à billes 44 est un roulement à gorges profondes et à double rangée de billes pour agir dans les deux sens.
On pourrait adopter aussi tout autre type de butée convenable donnant le même résultat.
Le fonctionnement du palier de butée hy draulique que l'on vient de décrire est le sui vant Au repos, toutes les pièces occupent les positions représentées sur le dessin, c'est-à-dire que si la poussée axiale F s'exerce, la bague extérieure 64 de la butée à billes 44 appuie contre l'épaulement 68 de l'alésage 66 du corps 20 et supporte la poussée axiale F. La face de gauche (en regardant la fig. 1) du rotor 28 se trouve tout près de la face exté rieure 26 de la plaque 22 sans cependant la toucher. Les canaux radiaux 54 et l'évidement 32 du rotor 28 sont pleins de liquide venant du réservoir précité par le tuyau 52, le passage 48 de la plaque 22 et les alésages 62 et 56 respectivement de la plaque 22 et du rotor 28.
Ce liquide n'est cependant pas sous pression, ou tout au plus sous une pression faible due à la charge correspondant à la différence de niveau entre le rotor 28 et la surface du liquide dans le réservoir. Dès que l'on met en rotation l'arbre 2, la force centrifuge qui s'exerce sur le liquide con tenu dans les canaux radiaux 54 du rotor 28 fait croître la pression de ce liquide, au maxi mum au voisinage de la périphérie du rotor 28. Cette pression maximum se transmet à travers les lumières 58 du rotor jusque dans l'évidement 32. Le rotor 28, sous l'action de cette pression, prend donc appui sur la face extérieure 26 de la plaque 22 et repousse quel que peu l'arbre 2 vers la droite. L'intervalle entre le bord du rotor 28 et la plaque 22 aug mente, la résistance à l'échappement du liquide diminue, et il s'établit un régime d'équilibre.
La bague extérieure 64 ne prend maintenant plus appui sur l'épaulement 68 de l'alésage 66 du corps 20, et l'arbre 2, ainsi que tous les organes qu'il porte sont maintenus en position axiale uniquement par la butée hydraulique composée par le film de liquide qui se trouve entre la face du rotor 28 et la plaque 22.
En cas de poussée axiale faible, la bague extérieure 64 viendra prendre appui contre la face 70 de la plaque 22.
Dans la variante de la fig. 3, un évidement annulaire 71, ménagé dans la plaque fixe 22 et s'ouvrant dans la zone périphérique exté rieure de la chambre annulaire 32 en face des lumières 58 assure le prélèvement de la ma jeure partie du liquide sous pression projeté par lesdites lumières. Le liquide ainsi prélevé est réinjecté à travers des passages 72 dans la zone périphérique intérieure de la chambre 32 et, comme il a conservé sensiblement la pres sion maximum qu'il avait acquise dans les ca naux 54, il fait régner dans ladite zone périphé rique intérieure une pression voisine de ladite pression maximum qui règne déjà dans la zone périphérique extérieure.
Il en résulte que la pression moyenne dans la chambre 32 est elle- même peu différente de ladite pression maxi mum.
La chambre annulaire peut être formée par évidement (ce terme devant s'entendre du point de vue géométrique et non point cons tructif puisqu'en pratique le rebord 73 et/ou le rebord 74 peuvent être constitués par des bagues rapportées), de l'une et/ou de l'autre des surfaces annulaires fixe et tournante. Sur la fig. 3, ces deux surfaces sont évidées res pectivement en 32a et 32 sur la fig. 4, seule la surface fixe est évidée comme indiqué en 32d, alors que sur la fig. 1, comme précédem ment décrit, la chambre 32 était formée uni quement dans le rotor tournant 28.
Bien entendu, d'autres formes d'exécution sont possibles. C'est ainsi que pour supporter la poussée axiale F, au moment du démarrage, c'est-à-dire avant que l'huile ait atteint par la force cen trifuge une pression suffisante dans le rotor 28, on pourrait, au lieu d'utiliser une butée à billes telle que la butée 44, envoyer momenta nément du liquide sous pression dans la cana lisation 52 pour suppléer à l'insuffisance de la force centrifuge et réaliser dans l'évidement 32 du rotor une pression suffisante pour équili brer la poussée axiale F.
Le palier peut comprendre aussi tout dis positif d'étanchéité convenable tel que des chicanes ou des labyrinthes entre les pièces fixes et les pièces tournantes, et en particulier entre le rotor 28 et la plaque 22 ; ainsi qu'un système de récupération du liquide qui s'échappe de l'évidement 32 entre le rotor 28 et la plaque 22, et éventuellement un système de filtrage et de remise en circuit de ce liquide.
On pourrait aussi prévoir dans la chambre annulaire 32 des moyens tels que des ailettes tendant à empêcher le liquide de tourner de façon à réduire au minimum la force centri fuge qui résiste à l'établissement dans toute la chambre de la pression qui règne à sa périphé rie. Les surfaces annulaires en présence ne sont pas nécessairement rigoureusement per pendiculaires à l'axe de rotation, elles peuvent être, par exemple, légèrement coniques.
Enfin, on pourrait également doubler la butée hydraulique en prévoyant un rotor dis posé entre deux surfaces annulaires d'appui fixe, deux chambres annulaires interposées de part et d'autre du rotor, chacune entre celui-ci et l'une desdites surfaces annulaires et deux systèmes de lumières alimentant chacun l'une desdites chambres par un liquide mis sous pression dans le rotor par la force centrifuge, soit dans un seul système de canaux radiaux commun aux deux chambres, soit dans deux systèmes de canaux distincts.
Bien entendu, le diamètre intérieur de la surface annulaire peut être plus petit que dans le dessin et, à la limite, cette surface peut être circulaire.