Résoudre les problèmes de turbomachines : roulements à patins basculants Miba

26 avril 2022 | Par génie chimique

Si des problèmes de température des turbomachines surviennent ou si les roulements doivent avoir une capacité de charge accrue, il est courant d'utiliser des fonctionnalités telles que la lubrification dirigée et les matériaux de base des plaquettes à haute conductivité thermique. Mais surtout les matériaux de base des plaquettes comme le cuivre-chrome sont chers et augmentent le délai de livraison du roulement. À des vitesses de glissement élevées, les roulements conçus par Miba avec la technologie de rainure de Foucault surpassent clairement le matériau de base CuCr et repoussent ainsi considérablement les limites des roulements et des applications.

Les paliers lisses à patins basculants sont utilisés dans les équipements rotatifs tels que les compresseurs, les engrenages turbo, les turbines à gaz et les turbines à vapeur. Une condition préalable au fonctionnement sûr et fiable des roulements est une épaisseur de film de lubrifiant suffisante, qui dépend essentiellement de la charge, de la vitesse et du lubrifiant sélectionné. Le deuxième paramètre est la chaleur qui est générée dans l'huile. Les températures maximales du lubrifiant et du roulement peuvent être un paramètre crucial. La clé de l'amélioration des performances des roulements est de concevoir le produit en conséquence, de sorte que même à des vitesses et des charges élevées, un échauffement excessif de certaines zones de roulement ainsi que des points chauds dans le film d'huile soient évités.

Pour augmenter la dissipation thermique, il est courant d'utiliser des caractéristiques telles que la lubrification dirigée et des matériaux de base de coussinet à conductivité thermique élevée. Si cette approche est encore insuffisante, il existe des options géométriques comme une augmentation de la longueur axiale ou du diamètre d'alésage du roulement, bien que de tels changements augmentent souvent la demande d'huile, la perte de puissance et l'encombrement.

Physiquement, des rainures robustes d'une certaine forme, disposées selon un certain motif, sont usinées dans une zone spécifique du matériau du roulement. Les rainures sont optimisées pour perturber l'écoulement laminaire du lubrifiant et créer ainsi l'effet de refroidissement, en améliorant l'échange de température entre l'huile plus froide près de l'arbre et l'huile plus chaude près de la surface du roulement. Par rapport à un roulement identique sans rainures tourbillonnantes, les paramètres de fonctionnement clés tels que la consommation d'huile, la puissance de frottement et les propriétés dynamiques restent pratiquement inchangés.

patins basculants miba avec rainure eddy

Un article détaillé sur l'amélioration des performances par les eddy grooves a été publié en 2021 (Schüler E, Berner O.)*. L'étude a été menée sur un palier lisse à patins oscillants Miba 5 avec un diamètre d'alésage de 120 mm à une plage de vitesse de 50 à 110 m/s et une plage de charge de 0 à 4 MPa. Des capteurs de température proches de la surface de glissement ont permis de déterminer avec précision les températures maximales. Ces tests ont confirmé une réduction significative de la température de surface.

À ce jour, la technologie a été vérifiée expérimentalement sur des roulements avec un diamètre d'arbre de 120 et 500 mm. De plus, un premier roulement à patins inclinables à gorge de Foucault Ø60 mm a été installé en janvier 2021 dans un compresseur à engrenages intégrés. La machine est de nouveau en fonctionnement et l'ancien problème de température du roulement a été résolu. La chute de température prévue a été enregistrée et est confirmée par l'opérateur.

En résumé, la technologie de rainure de Foucault testée et vérifiée peut être particulièrement bénéfique pour les roulements fortement chargés dans, par exemple, les compresseurs à engrenages intégrés, qui fonctionnent près de leurs limites de performance pour augmenter la fiabilité et la disponibilité de la machine. Dans certains cas, les températures maximales réduites peuvent également permettre une réduction de la taille du roulement, ce qui entraînerait une réduction des besoins en huile et des pertes de puissance du roulement, tout en maintenant les températures à un niveau acceptable.

Les températures de roulement réduites, induites par les rainures de Foucault, peuvent être utilisées pour :

Miba produit des roulements hydrodynamiques et des joints à labyrinthe destinés à être utilisés dans des équipements rotatifs critiques, tels que des turbines, des compresseurs, des générateurs ou des pompes industrielles. Nos paliers à film fluide sont utilisés dans la production d'électricité ainsi que dans l'industrie pétrolière et gazière et l'industrie pétrochimique. Miba combine les anciens Orion, Sartorius Bearings, TCE et Zollern Plain Bearings, qui soutiennent tous l'industrie depuis des décennies. Avec la fabrication OE et le support après-vente, nous travaillons en partenariat avec vous pour la durée de vie du produit et de votre équipement.

++++++

*Schüler, E.; Berner, O. Amélioration des caractéristiques de fonctionnement des roulements à billes à patins inclinables par l'application de rainures Eddy. Lubrifiants 2021, 9, 18. https://doi.org/10.3390/lubricants9020018

Liens contacts :

https://www.miba.com/en/product-areas/industrial-bearings#bearingscontact

les roulements à patins basculants miba peuvent être équipés de rainures eddy

miba produit également des solutions de paliers de butée sur mesure