Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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L'invention se rapporte à un dispositif an.tifric- -
.tion destine notamment a recevoir les fortes poussees axia
les d'un rotor de turbine de forage et destine, de façon
generale, à assurer le guidage ou l'appui de deux pieces en
mouuement, quelle que soit leur vitesse relative.
Les très nombreux types de paliers connus ne per-
I mettent pas d'eviter de façon efficace l'usure des pieces en
contact. Cette usure doit etre cependant tout particulière-
I ment évitée lorsque les paliers supportent par exemple les
rotors de turbines de forage. Une telle usure peut avoir
en effet des conséquences graves en raison de la diminution
qu'elle en.traIne du jeu existant entre les aubes du stator
et du rotor, la suppression de ce jeu conduisant à leur des-
truction.
On ne peut donc utiliser les solutions dans les-
quelles l'une des parties en contact est une pièce d'usure
desti.née à être remplacée puisque cette usure entraInerait
le rapprochement des aubes e~ les revêtements antifriction
! connus ne sont efficaces que dans des conditions bien defi-
; 20 nies ne correspondant pas aux charges importantes supportees
1 par les turbines de forage.
Afin d'eviter l'inconvénient des surfaces lisses,
on peut faire appel aux roulements mais, la encore, les con-
ditions d'emplois ne peuvent etre toujours respectées, les
.~ roulements étant attaqués par la boue de forage et leur étan-
cheité ne pouvant etre conservee.
Un objet de l.'invention est de permettre de rendre
: pratiquement nuhle l'usure-.des.surfaces en.contact.dans toute
.~ ~ plage de:temperature~ et de~.pressions.. exter.ieures.a celles de
la.. transformation du diamant en graphite.
L'experience montre en effet que quels que soient
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les types de.surfaces ou de concre*ions diamantees utilises
et apres rodage des deux surfaces l'une contre l'autre, les
dispositifs antifriction que constituent de telles surfaces
par leur liaison non seulement resistent aux pressions ele-
vees et aux grandes vitesses, mais sont pratiquement sans
usure dès que le rodage a ete obtenu.
En outre, l'experience montre qu'il devient pos-
sible non seulement d'utiliser de telles surfaces lisses de
compositions identiques des plus variees, mais que l'on peut
10 appliquer le dispositif antifriction ainsi realise a tous
les types connus de paliers, l'une des surfaces jouant le
role de palier proprement dit, l'autre surface glissant ou
roulant sur ce nouveau type de palier. En particulier, lors-
que les efforts de pression sont importants et que la vites-
se est grande, on peut utiliser un palier forme d'une cou-
ronne d'appui reposant sur des patins de même nature que la
couronne après rodage des surfaces diamantées en contact.
Ceci a pour avantage de pouvoir s'écarter davantage des zones
de transforma*ion des diamants en graphite par la réduction
20 de la température obtenue en faisant circuler un fluide de
refroidissement entre les pa.tins.
Un autre objet de l'invention est donc l'applica-
tion de surfaces diamantees apres rodage aux paliers de tout
-type et notamment aux paliers :Eluides ou les surfaces des
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paliers sont.séparées aux .vitesses élevées par un film fluide
liquide ou gazeux, ces divers paliers nouveaux établissant
chacun une liaison avec une surface diamantée qui forme avec
la surface diamantée du palier le dispositif antifriction
- évitant toute usure.
Les expériences étendues aux contacts de surfaces
de concré*ions diamantées de compositions differentes se
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sont egalement revelees ef.ficaces, que les diamants incor-
pores soient d'origine naturelle ou artificielle et dès
l.'instant que le rodage a ete rea.lise.
On peut, de la sorte, utiliser des couronnes de
diamants, ces derniers servant de patins sur lesquels por-
.tent des chemins en concré*ions diamantées.
Selon la presente.i~vention,.il est prevu un dis-
positif antifric.tion comportant deux surfaces diamantées
et roaées, dont chacune des surfaces diamantées est faite
d'une concrétion diamantée.
Selon la présente invention,.il est aussi prévu un
pa.li.er comprenant deux élements en mouvement relatif avec
une surface de l'un des eléments g.lissant sur une surface
de~l'autre élément, caractérisé en ce que chacune de ces
deux surfaces est constituée par une concrétion diamantée,
c'est-à-dire une masse frittée dans laquelle sont noyés des
diamants, concrétion qui a été rodée.
Tous les types de surfaces et de concrétions dia-.
mantées utilisés, de natures voisines ou differentes aussi
bien dans les compositions des poudres métalliques uti.lisées
que dans les dimensions des diamants.inc:lus dans les concré-
tions diamantées, ou même utilisees comme patins, se sont
révélés sans usure des l'obtention du rodage entre surfaces,
surfaces et pa*ins diamantés, surfaces et diamants.isolés.
L'invention s'applique ain.si à tout disposi.tif an-
tifric*ion et notamment à tous types de paliers y compris
pa.liers de butée, crapaudines et paliers à .films de.fluides
servant de guidage et ou d'appui permanent ou intermittent à
une autre surface diamantée.
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D'autres objets et caractéristiques ressortiront de
la description suivante faite en référence au dessin annexé qui
représente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réali-
sation de l'invention dans l'une de ses applications.
Sur le dessin:
La figure unique représente une demi-coupe axiale
schématique de la partie du stator et du rotor d'une turbine de
forage incluant un palier à patin de concrétion diamantée.
Dans l'exemple choisi, le stator est constitué dans la
partie représentée d'une partie cylindrique 1 dont l'axe 3
coincide avec l'axe du rotor central 4.
Le rotor 4 inclut un support circulaire 5 au-dessous
duquel est fixé, ou incorporé, une couronne 8 faite d'une con-
crétion diamantée. La surface inférieure 6 de cette couronne
prend appui sur les surfaces 7 d'une série de patins 9 solidaires
du stator 1.
Les patins 9, constitués d'une concrétion diamantée
identique à celle de la couronne 8 sont fixés ou incorporés à un
support 2 en forme d'anneau du stator 1.
Dans cet exemple, seuls les efforts axiaux étant im-
portants, le palier 10 monté à ]a périphérie du support 2 peut
être de type quelconque et pourrait éventuellement être un palier
conforme à l'invention dont la surface diamantée serait rodée
sur la surface cylindrique diamantée en regard du rotor 4.
La composition de la couronne de concrétion diamantée
8 et des patins 9 peut être par exemple toute composition de
concrétions diamantées utilisées dans les outils de forage.
- Selon l'invention, les surfaces 6 et 7 sont rodées par exemple
. .
par frottement de ces surfaces l'une contre l'autre jusqu'à
disparition de toute trace d'usure sensible. On constate, en
effet, ainsi qu'on l'a exposé ci-dessus, que dès l'obtention du
rodage l'usure cessait.
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sien qu ~ en général l'obtention du rodage est atteinte
d'autant plus rapidement que les compositions des concrétions
sont identiques et comportent des diamants de fines granulométries,
il est possible d'obtenir des surfaces rodées n'entralnant
plus d'usure lorsque les granulométries diffèrent et que les
concrétions répondent à des compositions différentes.
En particulier, dans l'application de ces surfaces aux
paliers de turbine de forage, on constate que contrairement à
l'action destructrice qu'avait la boue de forage sur les rou-
lements lorsqu'elle était utilisée comme fluide de refroidis-
sement, la boue n'a aucune action nocive contre les surfaces
frottantes diamantées. La boue circulant entre les patins 9
de surface 7 et la couronne 8 de surface 6 n'a pour seul effet
que de refroidir ces surfaces. L'absence d'altération des sur-
faces diamantées et rodées 6 et 7 est remarquable et est aussi
l'un des facteurs d'absence d'usure.
Dans le cas où l'on désire réaliser des paliers fluides,
on procède de la même manière en effectuant un rodage des paliers
cylindriques de surfaces diamantées et des pièces diamantées
délimitant les films de fluide.
Bien que l'on n'ait décrit qu'un seul exemple de dis-
positif antifriction pour une application bien déterminée et que
l'on ait cité comme exemple de concrétions diamantées celles
d'un usage courant dans les outils de forage à haut rendement,
on comprendra que l'invention n'est pas limitée à quelques
exemples, toutes compositions diamantées pouvant convenir dès
l'instant qu'une surface d'une telle composition peut être rodée
- ~ ~ sur une autre surface de même nature pour parvenir à l'absence
d'usure. I1 est possible d'ailleurs d'effectuer une partie du
rodage sur des surfaces de compositions différentes, le rodage
-entre les surfaces du pa]ier de même nature ou de nature diffé-
rente ayant cependant lieu soit pour réaliser le finissage du
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du rodage, soit pour réaliser le rodage proprement dit.
A titre d'exemples de surfaces diamantées, on peut
utiliser notamment les concrétions diamantees citees dans le
brevet canadien 916.136 delivré le 5 decembre 1972 et ayant
le meme inventeur.
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