Dispositif pour maintenir constante,<B>à</B> Faide d'un fluide sous pression, la distance d'un corps mob ile <B>à</B> un corps fixe <B>A</B> l'heure actuelle, les différents dispositifs con nus pour maintenir cons-tante, <B>à</B> l'aide d'un fluide sous pression la distance d'un corps mobile<B>à</B> -un corps fixe, présentent tous le grave inconvénient de faire dépendre la position de Eaxe de rotation ou de translation du corps mobile par rapport au corps fixe de l'intensité, et de la direct-ion de l'effort extérieur exercé sur le corps mobile.
Par exemple, dans le cas particulier<B>de</B> la rota tion d'un arbre dans un palier, la position de l'axe de rotation<B>de</B> Parbre par rapport<B>à</B> l'axe du palier varie #sensibleme1it en fonction de l'intensité ou de la direction de l'effort extérieur exercé sur l'arbre.
Lorsqu'il s'agit d'un palier hydrodynamique clas sique, le film d1uile constitué par la rotation de l'arbre s'écrase -plus ou moins lorsque la charge augmente ou diminue et il est même- impossible dans certains cas d7éviter la rupture de ce film et <B>le</B> contact direct entre l'arbre et<B>-le</B> palier.
Lorsqu'il s'agit d'un palier dit palier fluide, dans lequel un circuit spécial de fi-wde de sustentation sous pression est interposé entre l'arbre et le palier, grâce<B>à</B> la présence de chambres ménagée-s entre les deux corps, Pinconvénient ci-dessus peut être atténué dans une certaine mesure, niais, en raison du principe des dispositifs uti.ksés il ne peu-t en aucun cas être éliminé.
Le caractère essentiel de ce principe réside en effet dam Papplicafion, au cas de la sustentation d'un corps, des lois régissant l'écoulement d'un fluide entre deux orifices, l'un<B>de</B> ceux-ci étant constitué par Je jeu existant entre le corps mobile et le corps fixe le long du périmètre d'une des chambres recevant le, fluide sous pres sion. La pression du fluide de sustentation dans les chambres dépend donc uniquement, pour -une prés- sion d'alimentation donnée, de la valeur de ce jeu c'est-à-dire, en fait de la position du corps mobile par rapport au corps fixe.
Le fait que<B>la</B> pression <B>du</B> fluide de sustentation ait<B>à</B> équilibrer un -effort extérieur variable, implique dionc, dans le cas par ticulier du palier fluide, que la position de l'arbre par rapport au palier, qui règle<B>à</B> elle seule la valeur de cette pression, soit elle-même variable.
Le déplacement de l'axe de, rotation de Parbre, est donc, dans ce cas, une-condition indispensable pour que la -sus-tentation de larbre continue<B>à</B> être assu rée lorsque l'effort extérieur varie et l'équilibre du système ne peut être réalisé que dans une position excentrée de l'arbre par rapport au palier. 12incon- vénient serait d'ailleurs le même si on utilisait sans autre précaution un dispositif de contrôle de la position de Parbre par rapport au palier pour régler -la pression du fluide en fonction des indications de ce dispositif.
Un moyen pour<B>y</B> remédier pourrait consister<B>à</B> -utiliser les indications du dispositif de contrôle pour provoquer, grâce<B>à</B> un système appro prié de servocommande, la viariation <B>de</B> l'effort anta goniste et pour maintenir son action jusqu% ce que l'arbre revienne vers sa position initiale. Mais il apparaît alors un autre inconvénient. Sous l'action de l'effort antagoniste, l'arbre dépasse sa position d'équilibre initiale et,<B>à</B> partir de ce moment, la variation<B>de</B> cet effort doit s'exercer dans l'autre sens.
L'arbre revient donc -vers sa position d'équih#*- bre par des oscillations mais celles-ci, en raison du temps nécessité par les différents dispositifs pour réagir, ne s'amortissent pas et vont au contraire en s'amplifiant. L'amortissement de ces oscillations pose des problèmes hors clé proportions avec le but recherché et aucune application vraiment pratique ne, peut être espérée. Dans beaucoup d'applications industrielles il est pourtant de plus en plus désirable que les divers mouvements des organes, les uns par rapport aux autres s'effectuent d7une manière aussi indépendante que possible de l'intensité et<B>de</B> la direction de l'effort extérieur exercé sur eux.
Ceci est particu lièrement important par exemple dans le cas des machines-outils de précision, qu'il s'agisse d7un mou- veinent de rotation comme dans les paliers ou de translation comme dans les glissières ou les pistons.
La présente invention a pour but de remédier d7une maniùre efficace aux inconvénients signâès plus haut. Elle a pour objet un. dispositif pour main tenir constante,<B>à</B> l'aide d#un fluide sous pression, la distance d'un corps mobile<B>à</B> un corps fixe, coin- prenant au moins une chambre ménagée entre les parois adjacentes des deux corps et susceptible d#être alimentée en fluide sous pression,
et des moyens réglant l'intensité de la force antagoniste variable exercée par le fluide sous pression dans cette cham bre en fonction<B>de</B> la composante de l'effort exté rieur s'exerçant sur le corps mobile dans la zone correspondante, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent un appareil de mesure de la distance du corps mobile<B>à</B> un organe correcteur constituant un tiroir tubulaire susceptible<B>de</B> coulisser dans le corps fixe et dont la position par rapport au corps mobile règle Pintensité de ladite force antagoniste, cet organe correcteur portant une tête d'exploration tubulaire,
la mesure se faisant<B>par</B> contrôle de la pression d7un fluide dans une enceinte intermédiaire <B>à</B> travers laquelle le fluide passe en traversant un orifice d!entrée et un orifice de sortie, l'un des deux orifices étant de section variable et formé entre le bord de la tête, d7exploration tubulaire et la surface voisine du corps mobile, le tout étant agencé de manière que l'organe correcteur subisse un déplacement compensateur et en conséquence se rapproche ou s'éloigne de la paroi du corps fixe qui assure le guidage du corps mobile d'une quart- tité,
égale<B>à</B> la distance dont le corps mobile se rap_ proche ou s'éloigne dudit organe correcteur de façon<B>à</B> maintenir ou -ramener le corps mobile dans sa position initiale d'équilibre par -rapport au Corps fixe lorsque ledit effort extérieur varie.
Le dessin annexé représente, schématiquement et<B>à</B> titre d7exemple, une forme d'exécution du dispositif selon Pinvention.
La fig. <B>1</B> est une coupe<B>à</B> travers un palier muni d7un dispositif pour maintenir constante la distance <B>de</B> l'arbre au palier.
La fig. 2 représente des moyens accessoires sus ceptibles d?être associés au dispositif selon<B>la</B> fig. <B>1.</B> L7organe correcteur du dispositif qui va être décrit dont les déplacements sont en liaison directe avec la variation de l'effort antagoniste, est cons titué par un tiroir dont le mouvement est une translation. Ce, mouvement pourrait être également une wtation. <B>Le</B> fluide alimentant les chambres<B>de</B> pression peut être Wimporte quel liquide ou gaz selon les conditions pratiques d'utilisation du dispositif.
Dans certains cas, comme par exemple Papplication aux machines dans lesquelles l'huile est<B>à</B> proscrire ou celles travaillant dans un milieu abrasif, ou bien lorsque les fluides utilisés ne sont pas des fluides visqueux, les paliers des organes mobiles seront du type étanche ou seront isolés efficacement.
De préférence et pour éviter tout risque<B>de</B> con tact direct<B>à</B> la mise en marche, le circuit de fluide sous pression sera établi avant que le corps mobile ait commencé<B>à</B> se déplacer.
La forme de réalisation -représentée est appliquée <B>à</B> un corps mobile en rotation<B>à</B> Pintérieur d'un corps fixe, par exemple<B>à</B> un arbre tournant dans un palier, mais il va de soi que le fonctionnement serait<B>le</B> même, si le corps mobile se trouvait non pas<B>à</B> l'intérieur mais<B>à</B> l'extérieur du corps fixe, ou s'il s'agissait non pas d#une rotation mais dune translation comme ce serait le cas pour des glissiè res ou pour des pistons, ou enfin si le mouvement du corps mobile était une combinaison de ces divers mouvements.
Le palier comprend bien entendu plusieurs grou pes de chambres de pression et de dispositifs annexes (par exemple trois répartis<B>à</B> 120, mais le fonction nement d'un seul de ces groupes sera décrit.
Enfin la variation de la force antagoniste des tinée<B>à</B> ramener l'arbre dans sa position initiale est provoquée par la variation de la pression du fluide. El-le pourrait l'être aussi bien par la variation de <B>la</B> grandeur<B>de</B> la surface d!influence <B>de</B> la cham bre<B>de</B> pression ou pair lia combinaison de ces deux variations.
En référence<B>à</B> la fig. <B>1,</B> l'arbre<B>1</B> est ajusté dans le palier 2 avec un léger jeu.
Une chambre de pression<B>3,</B> dont le rôle est<B>de</B> s'opposer<B>à</B> tout déplacement de l'arbre<B>1</B> dans la zone correspondante sous l'effet de la variation de la composante de l'effort extérieur normale<B>à</B> ladite zone, est ménagée dans la paroi du palier 2. La sur face de cette chambre de pression<B>3</B> est limitée par une zone de recouvrement relativement importante, qui empêche, en raison du jeu réduit qui existe entre l'arbre<B>1</B> et<B>le</B> palier 2, un écoulement appré ciable du fluide<B>le</B> Iong du p6rinikre de la cham bre de pression<B>3,</B> et ceci dans toutes les direct-Ions.
Dans la zone diamétralement opposée<B>à</B> -la cham bre de pression<B>3</B> se trouve placée une tête d'explo ration 4 d#un dispositif destiné<B>à</B> contrôler en per manence, la distance<B>à</B> l'arbre<B>1</B> d?,un organe correc teur<B>5</B> avec lequel ladi-te,têt-- d'exploration 4 est soli daire.
Dans le cas particulier actuellement décrit, <B>le</B> principe -utilisé par ce dispositif de contrôle est l'écoulement d'un fluide sous pression, de même nature que celui qui alimente la chambre de pres sion,<B>3,</B> entre deux orifices: le premier, de dimen sions variables est constitué par<B>le</B> jeu existant entre rarbre <B>1</B> et le périmètre d'une cloison<B>6</B> de faible épaisseur qui épouse la forme cylindrique de l'arbre<B>1</B> et qui sépare une chambre<B>7</B> entourant la tête d'exploration 4 et dans laquelle se fait larrivée du fluide sous pression par un canal 24, dune enceinte iritermédiaire <B>8 ;
</B> le deuxième, de dîmen- sions fixes, est constitué par un trou découlement <B>9</B> en mince paroi, situé entre l'enceinte intermé- di,aire <B>8</B> et un canal<B>10</B> en relation avec l'extérieur.
Dans la présente forme<B>de</B> réalisation, la chambre, de pression<B>3</B> est mise en communication directe avec l'enceinte intermédiaire<B>8</B> par un canal<B>11,</B> lla. L'écoulement du fluide<B>le</B> long du périmètre de la chambre de pression<B>3</B> est négligeable en raison de la résistance opposée<B>à</B> l'écoulement par<B>le</B> faible jeu existant entre l'arbre<B>1</B> et le palier 2 et la lar geur de lia zone<B>de</B> recouvrement.
La position de l'organe correcteur<B>5</B> par rapport <B>à</B> l'arbre<B>1</B> et réciproquement est donc contrôlée en permanence par le dispositif qui vient d'être décrit et, en raison des dispositions adoptées, la pression du fluide dans la chambre<B>de</B> pression<B>3</B> est<B>à</B> cha que instant déterminée par la distance existant entre l'arbre<B>1</B> et l'organe correcteur<B>5.</B>
Mais, tandis qu'il assure cette fonction, l'organe correcteur<B>5</B> doit subir simultanément un déplace ment compensateur,<B>de</B> telle sorte qu'il se rappro che ou s'éloigne de la paroi intérieure du palier 2 d'une quantité égale<B>à</B> celle dont il se rapproche ou s!éloigne de l'arbre<B>1.</B>
Pour cela l'organe correcteur<B>5,</B> constitue un tiroir qui a tendance<B>à</B> s'écarter de l'arbre<B>1</B> sous l'effet de la pression du fluide régnant dans l'en ceinte intermédiaire<B>8</B> et s'exerçant sur une surface égale<B>à</B> la différence entre -les sections de la tête d'exploration 4 et de la queue 12 de l'organe cor recteur<B>5,</B> et qui est sollicité en sens<B>opposé</B> par la pression régnant dans une enceinte secondaire<B>13</B> et s'exerçant sur la face d'un épaulement 14 ménagé sur l'organe correcteur<B><I>5.</I></B>
Par construction, le -rand diamètre de cet épau lement 14 est le même que celui de la tête d'explo ration 4 -et -son petit diamètre est<B>le</B> même que celui de la queue 12 de l'organe correcteur<B>5.</B> La surface utile de l'épaulement 14 est donc égale<B>à</B> la diffé rence entre les surfaces de la tête d'exploration 4 et de la queue 12 de l'organe correcteur<B>5,</B> ce qui fait que les deux pressions de fluide s'exercent en sens opposés sur des surfaces équivalentes.
D%utre part la pression dans l'enceinte<B>13</B> est réglée par un écoulement de fluide entre deux ori fices: le premier orifice, de dimensions variables faisant communiquer Penceinte <B>13</B> avec -la source de pression par un jeu d'arêtes<B>25</B> et<B>26,</B> formé entre une surface cylindrique<B>28,</B> parallèle<B>à</B> la surface de guidage du palier 2 et la face<B>27</B> de l'épaule ment 14 située du côté opposé<B>à</B> l'enceinte<B>13,</B> face <B>27</B> qui est elle aussi une surface cylindrique paral lèle<B>à</B> lia -surface de guidage du, palier 2. Cette sur face<B>28</B> est formée par la face d'une bague<B>15</B> soli- duire du palier 2.
Le diamètre extérieur de l'épaule- ment 14 ayant la même valeur que le diamètre inté rieur de la bague<B>15,</B> la courbe<B>de</B> contact des arê tes<B>25</B> et<B>26</B> est théoriquement superposable<B>à</B><I>celle</I> de l'extrémité de<B>la</B> tête d'exploration 4. Le deu xième orifice, de dimensions fixes et<B>de</B> surface égale<B>à</B> celle de Porifice <B>9,</B> est constitué par un trou d'écoulement<B>16</B> en mince paroi, situé entre l'enceinte <B>13</B> et le canal<B>10</B> en relation iavec l'extérieur.
Dans ces conditions la pression du fluide est la même dans les deux enceintes<B>8</B> et<B>13</B> lorsque la distance entre l'épaulement 14 de l'organe correcteur<B>5</B> et la face de la bague<B>15</B> solidaire du palier 2 est la même que la distance entre la tête d'exploration 4 de l'organe correcteur<B>5</B> et Parbre <B>1.</B> La pression d'ali mentation, qui s'exerce sur les deux faces opposées de la gorge<B>17,</B> n'a pas d'influence- Bien entendu, poux des questions de commodité d'exécution, l'organe correcteur peut être constitué par plusieurs pièces assemblées.
Par ailleurs,<B>la</B> vitesse de réaction de l'organe correcteur<B>5</B> sous l'effet d'une différence de pres sion agissant sur lui est déterminée pour rester en toutes circonstances inférieure<B>à</B> celle de l'arbre<B>1</B> sous l'effet de la variation des efforts qui s'exercent sur lui.
Enfin, par construction, la distance entre la face <B>27</B> de l'épaulement 14 de l'organe correcteur<B>5</B> située du côté de la bague<B>15</B> et la tranche de la tête d'exploration 4 est égale<B>à</B> la distance entre la face<B>28</B> de la bague<B>15</B> et dia surface externe de l'ar bre<B>1</B> lorsque celui-ci se trouve au centre du palier 2 et que le jeu est régulièrement réparti -tout autour de sa circonférence.
<B>Il</B> est facile de voir dans ces conditions que, pour que l'organe correcteur<B>5</B> trouve sa position d'équi libre, les efforts opposés qui le sollicitent doivent être, égaux et pour cela, en raison de l'égalité des surfaces sur lesquelles ils s'exercent, la pression du fluide doit être la même dans les enceintes<B>8</B> et<B>13.</B> Or, dans les deux circuits d'écoulement de fluide, la pression<B>à</B> l'entrée et la section de l'cri- fice de sortie sont les mêmes.
L'égalité des pres sions sera obtenue, lorsque les orifices d'entrée auront des surfaces égales, c'est-à-dire lorsque la distance, de l'épaulement 14<B>à</B> la bague<B>15</B> (soit la distance séparant les arêtes<B>de</B> réglage<B>25</B> et<B>26)</B> sera la même que celle de la tête d'exploration 4 <B>à</B> l'arbre<B>1.</B>
Un clavetage<B>18</B> empêche Forganc correcteur<B>5</B> <B>de</B> tourner autour de son axe, ce qui risquerait de fausser les indications données par la tête d'explo ration 4.
Enfin, le guidage de l'organe correcteur<B>5</B> est assuré par un palier<B>19,</B> dans lequel un graissage peut être prévu, Le fluide sous pression provenant des enceintes<B>8</B> et<B>13,</B> susceptible de s'écouler<B>à</B> tra vers le jeu très réduit existant entre Porgane cor recteur<B>5</B> et des bagues 20 et 21 est évacué dans des chambres 22 et<B>23,</B> en communication avec J'extérieur par<B>le</B> canal<B>10.</B> Le fonctionnement du dispositif décrit est le sui vant<B>:
</B> Supposons par exemple que, Parbre <B>1</B> étant dans sa position initiale d'équilibre au centre du palier 2, la composante de l'effort extérieur normale<B>à</B> la chambre de pression<B>3</B> et tendant<B>à</B> appliquer l'arbre<B>1</B> contre ceMe-ci augmente de valeur.
Tout & abord, avant que l'organe correcteur<B>5</B> ait rempli son office, en raison<B>de</B> la lenteur relative avec laquelle il réagit, Parbre <B>1</B> va se -rapprocher de la paroi du palier 2 du côté de la chambre<B>de</B> pries- sion <B>3.</B> Sa distance<B>à</B> la tête d'exploration 4 va aug menter,<B>de</B> même que la pression du fluide dam Penocinte <B>8,</B> et par conséquent dans la ch-ambre <B>3,</B> pression qui dépend directement de cette distance. Lorsque la force antagoniste qui résulte de la pres sion exercée par le fluide équilibrera la composante de l'effort extérieur, l'arbre<B>1</B> cessera<B>de</B> se dépla cer.
Avec un certain décalage, 1'organe correcteur<B>5,</B> qui est soumis<B>à</B> un effort supérieur de la part du fluide contenu dans lenceinte <B>8,</B> que de la part de celui contenu dans l'enceinte<B>13,</B> va alors s'éloigner de l7arbre <B>1.</B> Or<B>à</B> mesure qu'il s'éloigne de l'arbre 1,
les arêtes 25 et 26 s'écartent ég galement et la pression -augmente dans l'enceinte<B>13.</B> Le mouvement <B>de</B> l'organe correcteur<B>5</B> sarrêtera lorsque l'a pres sion sera la même dans les deux enceintes<B>8</B> et <B>13</B> c'est-à-dire lorsque la distance entre Parête <B>25</B> de Pépaulement 14 et l'arête<B>26</B> de -.la bague<B>15</B> sera égale<B>à</B> la
distance entre la tête d'exploration 4 et la surface extérieure<B>de-</B> l'arbre<B>1.</B>
Mais tout déplacement de l'organe correcteur<B>5</B> vers sa position d'équilibre aurait tendance, si l'arbre<B>1</B> ne suivait pas le mouvement,<B>à</B> faire aug menter la distance entre la tête d'exploration 4 et Parbre <B>1</B> et, par conséquent, la pression dans la chambre<B>3.</B> L'augmentation de la force antagoniste qui en résulterait obligerait ainsi 1%rbre <B>1 à</B> accom pagner l'organe correcteur<B>5</B> dam son déplacement.
Donc, finalement, le déplacement compensateur de Porgane correcteur<B>5</B> est accompagné d'un<B>dépla-</B> cement équivalent de même sens de Parbre <B>1</B> et l'équilibre est réalisé lorsque larbre <B>1</B> est revenu dans sa position initiale au centre du palier 2.
Toutes les explications qui précèdentont été don nées dans l'hypothèse où le fluide'utilisé pour le contrôle de la position de l'arbre<B>1</B> est le même que celui qui alimente les chambres de pression<B>3.</B> Or, dans certains cas, il est nécessaire d'avoir recours <B>à</B> des fluides différents.
La fig. 2 montre,<B>à</B> titre d'exemple, le principe & un dispositif susceptible d#être -utilisé dans une telle éventualité. Le fluide<B>de</B> contrôle, -amené par le canal,<B>11</B> et provenant<B>de</B> l'enceinte<B>8,</B> ii!alimente pas la chambre de pression<B>3,</B> mais exerce sa pres sion sur une paroi mobile<B>de</B> séparation des deux fluides, paroi formée en Poccurrence par llune des faces d#un tiroir<B>29</B> susceptible de coulisser dans un alésage<B>30.</B> Sur l'autre face du tiroir<B>29,</B> dans une enceinte<B>31,
</B> s'exerce la pression du fluide alimen tant la chambre de pression<B>3</B> par l'intermédiaire du canal<B>1</B> la. La pression de ce, dernier fluide résulte d'un écoulement entre deux orffices <B>:</B> le premier, constitué par un trou<B>32 de</B> dimension fixe, faisant communiquer lenceinb,- <B>31</B> avec lia source de pres sion<B>;
le</B> deuxième, de dimension variable, consti tué par la surface cylindrique limitée per le jeu existant entre deux arêtes dont l'une est formée par la tranche<B>33</B> du tiroir<B>29</B> et lautre par le bord 34 d'#un trou<B>35</B> de même surface aménagé dans l'enceinte<B>31</B> et en commurucation avec l'extérieur par le canal<B>3 6.</B>
Le fonctionnement de ce dispositif est extrême ment simple. Le tiroir<B>29,</B> -dont la position règle la valeur<B>de</B> Pouverture de sortie du circuit du fluide alimentant la chambre<B>3</B> et par conséquent la pres sion dudit fluide, doit être toujours en équilibre sous l'effet des pressions exercées sur ses deux faces. L'état d'équilibre est donc atteint lorsque la pres sion du fluide dans la chambre<B>3</B> respectivement dans le canal<B>1</B> la, est égale<B>à</B> celle du fluide de contrôle dans le canal<B>11.</B>
Bien entendu, ainsi qu'il a été exposé -pl-us haut, le dispositif décrit est susceptible d?être appliqué dans les domaines les plus divers.
En variante et pour reproduire entre les arêtes <B>25</B> et<B>26</B> exactement -les mêmes conditions d!écoule- ment pour le fluide que celles qu'il rencontre en passant entre<B>le</B> bord<B>6</B> de la tête d'exploration 4 et la surface du corps mobile<B>1,</B> letrou de la bague <B>15</B> pourrait être de diamètre inférieur au diamètre externe de l'épaulement 14<B>de</B> sorte que le passage de section variable<B>à</B> Pentrée dans la chambre secon daire<B>13</B> serait formé entre l'arête<B>25</B> de 176paule- ment 14 et la face en regard<B>28</B> de la bague<B>15.</B>
Tout écart dans les donné-es de construction indi quées ci-dessus aurait pour conséquence de provo quer un léger écart dans la position d'équilibre de l'arbre, écart pouvant résulter également des tolé rances & usinage. On pourrait, par exemple, simpli fier la construction indiqué-- en remplaçant les -sur faces cylindriques<B>27</B> et<B>28</B> par des surfaces planes. L'errear qui en résulterait dans la position d!éq!UM- bre de rarbre pourrait être parfaitement accepta ble pour certaines applications pratiques.