CH553348A - Palier de demarrage pour machine tournante. - Google Patents

Description

  
 



   La présente invention est relative à un palier de démarrage pour machine tournante, et notamment pour machine sustentée et centrée par des paliers fluides autonomes.



   On sait que les paliers et butées fluides sont couramment utilises dans les machines tournantes pour permettre le support et le centrage de l'arbre à l'intérieur de la partie fixe ou carter de la machine. D'une façon générale, ces paliers qu'ils soient de type hydrostatique ou de type hydrodynamique, ne peuvent remplir leur fonction   qu'à    partir d'une vitesse de rotation déterminée qui dépend des caractéristiques particulières de la machine considérée; ce régime de fonctionnement convenable correspond en effet à l'obtention d'une pression suffisante du fluide d'alimentation pour les paliers du premier type et, pour le second type, à une vitesse relative des surfaces en présence assez élevée pour créer un champ de pression convenable.



   On conçoit donc qu'il soit dans tous les cas nécessaire d'assurer le centrage et la sustentation de l'arbre tournant par des moyens mécaniques au cours des periodes de démarrage et d'arrêt de la machine. A titre d'exemple, on fait couramment appel à des paliers à structure complexe fonctionnant en palier à billes lors des périodes d'arrêt et de démarrage et en palier fluide dés qu'une vitesse de rotation suffisante est atteinte par l'arbre tournant.



  Toutefois, de tels paliers, outre les difficultés qu'ils présentent au point de vue réalisation technologique, conduisent fréquemment à des instabilités et à des vibrations inadmissibles.



   La présente invention a pour objet un palier permettant de pallier les inconvénients cités ci-dessus, en assurant lors de ces périodes de démarrage et d'arrêt, d'une part une réduction notable des frottements générateurs de vibrations, et d'autre part un accroissement important de la raideur pendulaire de l'arbre tournant, grandeur déterminant la contribution du poids de la partie tournante au centrage de celle-ci par rapport à la partie fixe de la machine.



   A cet effet, le palier suivant l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte un pivot solidaire de la partie tournante ayant la forme d'une calotte sphérique dont l'axe est confondu avec celui de la partie tournante, et une piste de support, solidaire de la partie fixe de la machine, constituée par un matériau autolubrifiant ayant un profil de révolution s'évasant vers la face plane de la calotte sphérique, et ayant un axe sensiblement confondu avec celui de la partie tournante de la machine, la calotte sphérique venant reposer et coopérer avec la piste lors des périodes de démarrage et d'arrêt de la machine.



   Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention et une variante.



   La fig. 1 est une vue schématique en coupe verticale d'un palier de démarrage, et
 la fig. 2 est une vue schématique en coupe de la variante.



   Comme on le voit sur la fig. 1, un arbre 1 de machine tournante, du genre par exemple d'un moto-compresseur, est muni d'un prolongement axial 2 sur lequel est fixé rigidement, au moyen d'une goupille 3 et d'un écrou 4, un pivot 5 en forme de calotte sphérique dont l'axe est confondu avec l'axe de l'arbre 1.



  Ce dernier est monté à l'intérieur de la partie fixe de la machine, dont seulement une portion apparaît sur la figure et qui comporte un support 6 pour une bague 7 usinée de façon à présenter à sa partie supérieure une ouverture évasée en forme de tronc de cône.



  Le pivot 5 repose directement sur la portion tronconique de la bague 7 formant piste de support 8 lors de l'arrêt de la machine, sous l'effet notamment du poids propre de l'arbre 1. De préférence, la piste 8 est réalisée en rapportant sur l'ouverture évasée de la bague 7 une épaisseur convenable d'un matériau autolubrifiant présentant une grande résistance aux frottements; à titre d'exemple, un tel matériau peut être du métal  D.U. , c'est-à-dire du graphite au  fluorbearing .



   On voit par ailleurs sur la fig. 1 que la pièce de support 6 comporte dans l'alésage permettant le passage du prolongement 2 de l'arbre 1 un collier 9, également en un matériau autolubrifiant, destiné à limiter les vibrations radiales de l'arbre et à protéger, par là même, le palier fluide (non représenté) destiné à supporter l'arbre tournant, lorsque la vitesse atteint son régime normal. Il est à noter que le collier 9 peut être placé en tout autre endroit que celui choisi pour le mode de réalisation de la fig. 1. Dans la variante représentée sur la fig. 2 par exemple, le collier 6 est directement porté par la bague 7 en prolongeant la piste tronconique 8. Dans d'autres variantes ce collier pourrait aussi être placé à l'autre extrémité de l'arbre tournant en jouant de la même façon son rôle de limitation des vibrations radiales.



   Le fonctionnement de ce palier de démarrage se déduit de la description qui précède : à l'arrêt et pendant les périodes de démarrage, l'arbre tournant repose par l'intermédiaire du pivot 5 contre la piste tronconique 8 de la bague 7. Lors du démarrage de la machine, ces deux pièces frottent   l'une    contre l'autre et au fur et à mesure que la vitesse augmente, par suite de la réaction de l'arbre tournant, par exemple sur une portée à coussin fluide non figurée, celui-ci se soulève, le pivot 5 quittant la piste conique. Le support de l'arbre est alors réalisé par le ou les paliers fluides à alimentation autonome de la machine.

  Au cours de ces périodes de démarrage et d'arrêt, le centrage de l'arbre est assuré directement par la coopération de la piste tronconique et du pivot, tandis que le collier inférieur limite les vibrations radiales accidentelles susceptibles de se produire lorsque l'arbre tournant est supporté en régime normal par ses paliers fluides.



   Parmi les avantages de ce palier, il convient d'insister plus particulièrement sur l'amélioration qu'il procure quant à la raideur pendulaire de l'arbre tournant En effet, le pivot sphérique et la piste tronconique d'appui de l'arbre tournant sont toujours en contact selon une circonférence centrée sur l'axe de l'arbre tournant. Les composantes radiales des forces de frottements ont, dans ces conditions, une résultante nulle, tandis que les composantes tangentielles sont symétriques par rapport à   l'axe    de rotation, ce qui supprime les risques de vibrations au cours du fonctionnement.



   On peut noter par ailleurs que les usures de la piste tronconique, du collier de sécurité et du pivot sphérique peuvent être toujours réduites à des valeurs très faibles, notamment si le pivot sphérique est réalisé en un matériau très dur et parfaitement poli.



   Enfin, il convient de noter que la piste tronconique et le pivot sphérique doivent toujours être fabriqués en des matériaux différents afin de supporter sans grippage l'impact de la retombée de l'arbre tournant au cours des ralentissements et des arrêts de la machine.



   De plus, on a représenté sur les figures une piste de support, ayant un profil tronconique, mais on peut remplacer le profil tronconique par un profil allant en s'évasant vers la face plane du pivot 5 en forme de calotte sphérique, du moment que ce profil est de révolution autour de l'axe de l'installation.



   REVENDICATION



   Palier de démarrage pour machine tournante, et notamment pour machine sustentée et centrée par des paliers fluides autonomes, caractérisé par le fait qu'il comporte un pivot solidaire de la partie tournante ayant la forme d'une calotte sphérique dont l'axe est confondu avec celui de la partie tournante, et une piste de support, solidaire de la partie fixe de la machine, constituée par un matériau autolubrifiant ayant un profil de révolution s'évasant vers la face plane de la calotte sphérique, et ayant un axe sensiblement confondu avec celui de la partie tournante de la machine, la calotte sphérique venant reposer et coopérer avec la piste lors des périodes de démarrage et d'arrêt de la machine.



      SOUSREVENDICATIONS   
 1. Palier selon la revendication, caractérisé par le fait que la piste de support a un profil en forme de tronc de cône.



   2. Palier selon la revendication et la sous-revendication 1, 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.



   

Claims (1)

1. **ATTENTION** debut du champ CLMS peut contenir fin de DESC **.

   La présente invention est relative à un palier de démarrage pour machine tournante, et notamment pour machine sustentée et centrée par des paliers fluides autonomes.

   On sait que les paliers et butées fluides sont couramment utilises dans les machines tournantes pour permettre le support et le centrage de l'arbre à l'intérieur de la partie fixe ou carter de la machine. D'une façon générale, ces paliers qu'ils soient de type hydrostatique ou de type hydrodynamique, ne peuvent remplir leur fonction qu'à partir d'une vitesse de rotation déterminée qui dépend des caractéristiques particulières de la machine considérée; ce régime de fonctionnement convenable correspond en effet à l'obtention d'une pression suffisante du fluide d'alimentation pour les paliers du premier type et, pour le second type, à une vitesse relative des surfaces en présence assez élevée pour créer un champ de pression convenable.

   On conçoit donc qu'il soit dans tous les cas nécessaire d'assurer le centrage et la sustentation de l'arbre tournant par des moyens mécaniques au cours des periodes de démarrage et d'arrêt de la machine. A titre d'exemple, on fait couramment appel à des paliers à structure complexe fonctionnant en palier à billes lors des périodes d'arrêt et de démarrage et en palier fluide dés qu'une vitesse de rotation suffisante est atteinte par l'arbre tournant.

   Toutefois, de tels paliers, outre les difficultés qu'ils présentent au point de vue réalisation technologique, conduisent fréquemment à des instabilités et à des vibrations inadmissibles.

   La présente invention a pour objet un palier permettant de pallier les inconvénients cités ci-dessus, en assurant lors de ces périodes de démarrage et d'arrêt, d'une part une réduction notable des frottements générateurs de vibrations, et d'autre part un accroissement important de la raideur pendulaire de l'arbre tournant, grandeur déterminant la contribution du poids de la partie tournante au centrage de celle-ci par rapport à la partie fixe de la machine.

   A cet effet, le palier suivant l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte un pivot solidaire de la partie tournante ayant la forme d'une calotte sphérique dont l'axe est confondu avec celui de la partie tournante, et une piste de support, solidaire de la partie fixe de la machine, constituée par un matériau autolubrifiant ayant un profil de révolution s'évasant vers la face plane de la calotte sphérique, et ayant un axe sensiblement confondu avec celui de la partie tournante de la machine, la calotte sphérique venant reposer et coopérer avec la piste lors des périodes de démarrage et d'arrêt de la machine.

   Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention et une variante.

   La fig. 1 est une vue schématique en coupe verticale d'un palier de démarrage, et la fig. 2 est une vue schématique en coupe de la variante.

   Comme on le voit sur la fig. 1, un arbre 1 de machine tournante, du genre par exemple d'un moto-compresseur, est muni d'un prolongement axial 2 sur lequel est fixé rigidement, au moyen d'une goupille 3 et d'un écrou 4, un pivot 5 en forme de calotte sphérique dont l'axe est confondu avec l'axe de l'arbre 1.

   Ce dernier est monté à l'intérieur de la partie fixe de la machine, dont seulement une portion apparaît sur la figure et qui comporte un support 6 pour une bague 7 usinée de façon à présenter à sa partie supérieure une ouverture évasée en forme de tronc de cône.

   Le pivot 5 repose directement sur la portion tronconique de la bague 7 formant piste de support 8 lors de l'arrêt de la machine, sous l'effet notamment du poids propre de l'arbre 1. De préférence, la piste 8 est réalisée en rapportant sur l'ouverture évasée de la bague 7 une épaisseur convenable d'un matériau autolubrifiant présentant une grande résistance aux frottements; à titre d'exemple, un tel matériau peut être du métal D.U. , c'est-à-dire du graphite au fluorbearing .

   On voit par ailleurs sur la fig. 1 que la pièce de support 6 comporte dans l'alésage permettant le passage du prolongement 2 de l'arbre 1 un collier 9, également en un matériau autolubrifiant, destiné à limiter les vibrations radiales de l'arbre et à protéger, par là même, le palier fluide (non représenté) destiné à supporter l'arbre tournant, lorsque la vitesse atteint son régime normal. Il est à noter que le collier 9 peut être placé en tout autre endroit que celui choisi pour le mode de réalisation de la fig. 1. Dans la variante représentée sur la fig. 2 par exemple, le collier 6 est directement porté par la bague 7 en prolongeant la piste tronconique 8. Dans d'autres variantes ce collier pourrait aussi être placé à l'autre extrémité de l'arbre tournant en jouant de la même façon son rôle de limitation des vibrations radiales.

   Le fonctionnement de ce palier de démarrage se déduit de la description qui précède : à l'arrêt et pendant les périodes de démarrage, l'arbre tournant repose par l'intermédiaire du pivot 5 contre la piste tronconique 8 de la bague 7. Lors du démarrage de la machine, ces deux pièces frottent l'une contre l'autre et au fur et à mesure que la vitesse augmente, par suite de la réaction de l'arbre tournant, par exemple sur une portée à coussin fluide non figurée, celui-ci se soulève, le pivot 5 quittant la piste conique. Le support de l'arbre est alors réalisé par le ou les paliers fluides à alimentation autonome de la machine.

   Au cours de ces périodes de démarrage et d'arrêt, le centrage de l'arbre est assuré directement par la coopération de la piste tronconique et du pivot, tandis que le collier inférieur limite les vibrations radiales accidentelles susceptibles de se produire lorsque l'arbre tournant est supporté en régime normal par ses paliers fluides.

   Parmi les avantages de ce palier, il convient d'insister plus particulièrement sur l'amélioration qu'il procure quant à la raideur pendulaire de l'arbre tournant En effet, le pivot sphérique et la piste tronconique d'appui de l'arbre tournant sont toujours en contact selon une circonférence centrée sur l'axe de l'arbre tournant. Les composantes radiales des forces de frottements ont, dans ces conditions, une résultante nulle, tandis que les composantes tangentielles sont symétriques par rapport à l'axe de rotation, ce qui supprime les risques de vibrations au cours du fonctionnement.

   On peut noter par ailleurs que les usures de la piste tronconique, du collier de sécurité et du pivot sphérique peuvent être toujours réduites à des valeurs très faibles, notamment si le pivot sphérique est réalisé en un matériau très dur et parfaitement poli.

   Enfin, il convient de noter que la piste tronconique et le pivot sphérique doivent toujours être fabriqués en des matériaux différents afin de supporter sans grippage l'impact de la retombée de l'arbre tournant au cours des ralentissements et des arrêts de la machine.

   De plus, on a représenté sur les figures une piste de support, ayant un profil tronconique, mais on peut remplacer le profil tronconique par un profil allant en s'évasant vers la face plane du pivot 5 en forme de calotte sphérique, du moment que ce profil est de révolution autour de l'axe de l'installation.

   REVENDICATION

   Palier de démarrage pour machine tournante, et notamment pour machine sustentée et centrée par des paliers fluides autonomes, caractérisé par le fait qu'il comporte un pivot solidaire de la partie tournante ayant la forme d'une calotte sphérique dont l'axe est confondu avec celui de la partie tournante, et une piste de support, solidaire de la partie fixe de la machine, constituée par un matériau autolubrifiant ayant un profil de révolution s'évasant vers la face plane de la calotte sphérique, et ayant un axe sensiblement confondu avec celui de la partie tournante de la machine, la calotte sphérique venant reposer et coopérer avec la piste lors des périodes de démarrage et d'arrêt de la machine.

   SOUSREVENDICATIONS 1. Palier selon la revendication, caractérisé par le fait que la piste de support a un profil en forme de tronc de cône.

   2. Palier selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend une bague en un métal autolubrifiant fixée sur la paroi interne de l'alésage de la partie fixe de la machine, dans lequel passe la partie tournante de la machine, le diamètre intérieur de cette bague étant supérieur au diamètre de la partie tournante dans sa portion entourée par la bague.

   3. Palier selon la revendication et les sous-revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la piste de support et le pivot sont réalisés en des matériaux différents.