CH384293A

CH384293A - Palier aérodynamique

Info

Publication number: CH384293A
Application number: CH621462A
Authority: CH
Inventors: Ertaud Andre; Friberg Jean; Maginot Pierre
Original assignee: Commissariat Energie Atomique
Priority date: 1961-06-06
Filing date: 1962-05-23
Publication date: 1964-11-15
Also published as: LU41771A1; FR1302463A; GB992502A; DE1292959B; BE618267A

Description


      Palier    aérodynamique    La présente invention a pour objet un palier aéro  dynamique, comprenant un arbre rotatif tournant  dans un coussinet, un jeu étant ménagé entre ces  deux pièces et ce jeu étant alimenté en un     gaz    sous  pression qui soutient l'arbre mobile par un effet de    coin de gaz   analogue à l'effet de       coin    d'huile    qui se produit dans les paliers lisses lubrifiés à l'huile.  



       Ces    paliers ont l'avantage de ne     pas    introduire,  dans la machine, de fluide de graissage,     celui-ci    pou  vant être nuisible, par exemple dans     certaines    appli  cations à l'industrie nucléaire, à la biologie, à la chi  mie. Ils permettent ainsi des endurances très grandes  à des vitesses de rotation élevées.  



  Malgré le prix de revient relativement élevé de  ces paliers leur utilisation est donc, dans de nombreux  cas, recommandable ou même nécessaire.  



  Toutefois, ces     paliers    présentent le grave inconvé  nient d'engendrer un tourbillonnement à mi-vitesse,  qui est un phénomène vibratoire se traduisant par  une     précession    de l'arbre, dans le sens de la rotation,  cette précession prenant naissance lorsque la vitesse  de l'arbre     atteint    une     certaine    valeur     S2,    cette préces  sion ayant elle-même la     vitesse    de rotation la vi  tesse     S2    constitue donc une     limite    maximale
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   qui ne  peut pratiquement être dépassée.  



  Pour     reculer    cette limite, on peut, suivant une  technique connue, pratiquer une rainure fine (quel  ques mm de largeur et profondeur), de longueur égale  à la moitié ou aux trois quarts de la longueur du  palier  
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    cette rainure étant     alimentée    au moyen d'un trou de  diamètre voisin de la largeur de rainure. On peut    relier la rainure à la pression ambiante, Pa ou à une  pression supérieure.  



  Or, cette limite peut être reculée jusqu'à une va  leur     encore    plus élevée en     effectuant    un pompage à  une     extrémité    du     palier,    de manière à soumettre cette  extrémité à une basse pression, la rainure et l'autre  extrémité du palier communiquant avec une enceinte  soumise à une pression supérieure, telle qu'une pres  sion égale ou supérieure à la pression atmosphérique.  



  Le palier selon     l'invention    est donc caractérisé en  ce     qu'il        comporte    en     combinaison    d'une part une rai  nure fine ménagée dans la partie médiane de la sur  face interne du stator, et, d'autre part, des moyens  de pompage permettant d'effectuer un pompage à  une     extrémité    du     palier    de     manière    à soumettre cette  extrémité à une pression inférieure à la pression am  biante,

   la rainure et l'autre extrémité du     palier        com-          muniquant    avec une enceinte soumise à une pression  supérieure à celle qui règne à l'extrémité reliée aux  moyens de pompage.  



  La pression supérieure peut être notamment égale  ou supérieure à la pression atmosphérique, tandis  que la pression inférieure peut être par exemple de  l'ordre de quelques cm de mercure.  



  On constate alors que le débit axial de gaz qui en  résulte ne modifie pas la     portance    du     palier.     



  A une vitesse de     tourbillonnement    égale, le palier  selon l'invention peut être construit avec une longueur  réduite ou un jeu plus grand qu'un     palier    de même  genre, de     construction        connue,    ce qui     facilite    l'usi  nage.  



  Une forme d'exécution du palier selon     l'invention     est représentée, à titre d'exemple, au     dessin.        annexé     dont  La     fig.    1 est une vue schématique en coupe axiale  de cette     forme    d'exécution ;      la     fig.    2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2  de la     fig.    1, et  la     fig.    3 est un schéma explicatif du fonctionne  ment du     palier.     



  Suivant le mode de     réalisation    représenté, le     palier     aérodynamique comprend un arbre 1 tournant dans  un coussinet 2,     porté    par une     cloison    3     constituée    par  une membrane     métallique    séparant l'espace intérieur  d'un     carter    4 en deux chambres A et B.  



  Un faible jeu 5 (de l'ordre de quelques centièmes  de     millimètre)    est ménagé entre l'arbre et le coussinet.  Une     rainure    6 fine, de quelques     millimètres    de  largeur et de profondeur est pratiquée sur la surface  interne du     coussinet,    dans la     portion    médiane de ce  lui-ci; cette rainure a une longueur de l'ordre de la  moitié ou des trois     quarts    de la longueur du palier.  



  Cette     rainure    communique avec un trou 7 qui  traverse la paroi du coussinet, et dont le diamètre est  de l'ordre de la largeur de la rainure. Ce trou com  munique avec un espace soumis à une pression     Pv     qui peut     "être    égale à la pression ambiante Pa ou supé  rieure à cette pression.  



  Une des     extrémités    du jeu 5 (celle de gauche sui  vant le dessin) communique avec la chambre A qui  est soumise à une pression PE dénommée ci-après    haute pression   qui peut être par exemple égale ou  supérieure à la pression ambiante, et qui peut notam  ment être égale à la pression     Pv,    comme on le suppo  sera ci-après.  



  L'autre extrémité du jeu 5 (celle de droite suivant  le dessin) communique avec la chambre B qui, par  une tubulure 8 communique avec l'aspiration d'une  pompe à vide (non     figurée),    de     sorte    qu'une   basse  pression   Pa, de l'ordre de 20 mm de mercure par  exemple, règne     dans        cette    chambre.  



  Ce dispositif fonctionne de la manière suivante.  On sait que     l'injection    d'une pression     Pv    dans la rai  nure permet d'exercer, dans le palier, une charge ra  diale qui crée un       coin    de gaz   dans une zone dia  métralement opposée à la     rainure    et stabilise le palier       dans    une     certaine    mesure, en le rendant exempt de  vibrations tant que la vitesse de rotation demeure     au-          dessous    d'une     certaine    vitesse     limite.     



  On considérera par exemple un palier ayant une  longueur de 200 mm, un diamètre de 100 mm, un  jeu (mesuré suivant le rayon) de 0,03 mm, la masse  de l'organe mobile étant de 15 kg, et la rainure et les  deux extrémités du palier étant à la pression ambiante;  la vitesse     limite    de rotation sans vibration de     ce    palier  sera de l'ordre de 6000     t/minute.     



  Si l'on fait régner à l'une des extrémités du palier  une   basse     pression          Ps,    par exemple de l'ordre de  10 à 20 mm de mercure, PE étant maintenue à sa  valeur de l'ordre d'une atmosphère, on     constate    que  la vitesse limite de rotation sans vibration de     ce     même palier va être de l'ordre de 12 000     t/minute.       On peut     expliquer    ce phénomène en remarquant  que si le trou 7 était obturé, la pression le long du       palier        décroîtrait    régulièrement le long du palier de  la valeur PE à la valeur     Ps    ;

   elle aurait, en fait, la  forme représentée en trait plein sur la     fig.    3 (courbe I).  



  Si l'on suppose maintenant que la     rainure    6 est  mise par le trou 7 à la pression PE, la pression sui  vant la génératrice supérieure du palier, sous la rai  nure, va prendre l'allure de la courbe II représentée  en trait     discontinu    sur la     fig.    3 tandis que la courbe  de la pression au voisinage de la génératrice diamé  tralement opposée à la fente conserverait à peu près  l'allure de la courbe 1.  



  La différence de pression représentée par la zone  hachurée crée une charge radiale qui se     trouve    être,  par la     répartition    des pressions, exceptionnellement  favorable à la stabilité du palier.  



  L'application de     cette    invention est particulière  ment (mais non exclusivement) indiquée au cas des  machines à axe     vertical.

Claims

REVENDICATION Palier aérodynamique comprenant un arbre rota tif tournant dans un coussinet ou stator, un jeu étant ménagé entre ces deux pièces et ce jeu étant alimenté en gaz sous pression, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison d'une part une rainure fine ménagée dans la partie médiane de la surface interne du stator, et d'autre part, des moyens de pompage permettant d'effectuer un pompage à une extrémité du palier de manière à soumettre cette extrémité à une pression inférieure à la pression ambiante,

la rainure et l'autre extrémité du palier communiquant avec une enceinte soumise à une pression supérieure à celle qui règne à l'extrémité reliée aux moyens de pompage. SOUS-REVENDICATIONS 1. Palier aérodynamique selon la revendication, caractérisé en ce que ladite rainure présente une lar geur et une profondeur de l'ordre de quelques milli mètres. 2. Palier aérodynamique selon la revendication, caractérisé en ce que la longueur de ladite rainure est de l'ordre de la moitié au moins de la longueur du palier. 3.

Palier aérodynamique selon la revendication, caractérisé en ce que la pression dans ladite enceinte est au moins égale à la pression atmosphérique, tan dis que la pression à l'extrémité reliée aux moyens de pompage est de l'ordre de quelques centimètres de mercure.