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Un moteur qui tourne à plus d'un million de tours par minute
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Grâce à des paliers aérodynamiques une équipe de chercheurs de l'Université Catholique de Louvain a réussi à faire tourner un moteur pneumatique à cette vitesse phénoménale. Ces paliers, qui fonctionnent de manière autonome, devraient être utilisables dans de multiples applications.
Des chercheurs de l'équipe Micro & Precision Engineering Research Group du professeur Dominiek Reynaerts du département de Génie Mécanique de l'Université Catholique de Louvain (Belgique) ont réussi à faire tourner un arbre à une vitesse de 1,2 millions de tours par minute. Ce qui est 133 fois plus rapide que la vitesse de rotation maximale du moteur de la nouvelle Ferrari 458 Italia.
L'arbre, de 6 mm de diamètre, est supporté par des paliers radiaux aérodynamiques, et des paliers axiaux aérostatiques, de sorte qu'il flotte sur un mince couche d'air de quelques micromètres d'épaisseur. Du fait que l'arbre ne touche pas les autres composants, il n'y a pas d'usure, même à 1,2 millions de tours par minute.
La vitesse périphérique de l'arbre atteint une vitesse de 377 mètres par seconde, soit Mach 1,1 (1,1 fois la vitesse du son), un record mondial pour des paliers aérodynamiques. La vitesse dans les coussins d'air est généralement limitée par des instabilités, mais les chercheurs ont résolu ce problème en développant un mécanisme spécial d'amortissement.
En outre, contrairement à des coussins d'air aérostatiques, qui fonctionnent avec une alimentation en air comprimé, ce coussin d'air est aérodynamique (ou self-acting) et développe ainsi une pression suffisante de par sa propre rotation. Le système est ainsi totalement autonome.
Ces paliers à haute vitesse seront utilisés dans des turbocompresseurs, des petites turbines à gaz, des compresseurs et des micro-fraiseuses pour usinage à très grande vitesse. Ils seront beaucoup plus efficaces que des roulements traditionnels ou des paliers hydrostatiques.
Ils permettront aussi la conception de compresseurs sans huile pour les applications de l'air comprimé dans le secteur médical ou l'industrie alimentaire. On devrait aussi les retrouver dans les petites turbines à gaz qui seront utilisées pour la co-génération domestique, ainsi que dans les moteurs auxiliaires des voitures électriques.
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