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Title:
HYDRODYNAMIC BEARING INTENDED TO SUPPORT A CYLINDER DRIVEN IN ROTATION ABOUT ITS AXIS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/117482
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hydrodynamic bearing (1) intended to support a hollow cylinder (2) that may be deformable in the radial direction, driven in a rotational movement about its axis, said diameter being greater than or equal to one metre, said bearing (1) essentially consisting of a bushing (3) and a bushing support (4), and in which said bushing (3), notably of constant thickness, extends over a portion of cylinder of axis δ, having a guide surface (31), intended to follow the exterior surface of said cylinder (2) via a film of lubricant, and a surface (32) secured to said bushing support (4). According to the invention, the bushing support (4) has, if appropriate locally, at least in the region of an intermediate zone of said bearing (1), cross-section-reducing means (5; 6; 7; 8) allowing elastic deformation of said bearing in such a way as to limit the maximum value of the guide forces over said bushing (3). The invention will find a specific application in the support and guidance of a rotary hollow cylinder subjected to forces F that are unevenly distributed, such as that of a grinder for example. The invention will also relate to a grinder of the type having a hollow cylinder (2) the internal wall of which forms a circular track (21), means for pressing a roller (22) against the circular surface with a given force and comprising a hydrodynamic bearing (1) according to the invention for supporting and guiding the hollow cylinder in its rotation.

Inventors:
ROMERO, Eric (35 rue Gustave Delory, Herin, F-59195, FR)
Application Number:
FR2011/000169
Publication Date:
September 29, 2011
Filing Date:
March 24, 2011
Export Citation:
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Assignee:
FIVES FCB (50 rue de Ticléni, Villeneuve d'Ascq, F-59650, FR)
ROMERO, Eric (35 rue Gustave Delory, Herin, F-59195, FR)
International Classes:
F16C13/04; F16C17/02; F16C27/02
Foreign References:
US5938344A1999-08-17
US5114244A1992-05-19
EP0486371A21992-05-20
EP1430951A12004-06-23
US5743475A1998-04-28
EP0486371A21992-05-20
Attorney, Agent or Firm:
BOUBAL, Denis (96/98 Boulevard CarnotB.P. 105, Lille Cedex, F-59027, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1 . Palier hydrodynamique (1 ) destiné à soutenir un cylindre (2), creux, éventuellement déformable dans le sens radial, animé d'un mouvement de rotation autour de son axe, le diamètre dudit cylindre étant supérieur ou égal à un mètre, ledit palier (1 ) consistant essentiellement en un coussinet (3) et un support de coussinet (4), et dans lequel ledit coussinet (3), notamment d'épaisseur constante, s'étend selon une portion de cylindre d'axe δ, présentant une surface de guidage (31 ), de rayon de courbure correspondant au rayon de courbure dudit cylindre (2), destinée à épouser la surface extérieure dudit cylindre (2) par l'intermédiaire d'un film de lubrifiant, et une surface (32) solidaire dudit support de coussinet (4) caractérisé en ce que le support de coussinet (4) présente au moins au niveau d'une zone intermédiaire dudit palier (1 ), des moyens (5 ; 6 ; 7 ; 8) d'affaiblissement de section conférant audit support de coussinet (4) une élasticité, autorisant une déformation élastique dudit palier (1 ) de telle façon à limiter la valeur maximale des efforts de guidage sur ledit coussinet (3).

2. Palier selon la revendication 1 , dans lequel lesdits moyens d'affaiblissement de section sont constitués par un ou plusieurs évidements (5 ; 6 ; 7).

3. Palier selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lesdits moyens (5 ; 6 ; 7) d'affaiblissement de section s'étendent, selon une direction parallèle à l'axe δ, sur toute la longueur dudit palier (1 ).

4. Palier selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le support de coussinet (4) est monobloc et dans lequel lesdits moyens d'affaiblissement de section sont constitués par un évidement oblong (5), de section fermée, s'étendant parallèlement à la courbure du coussinet (3), ledit évidement oblong (5) étant traversant selon une direction parallèle audit axe δ.

5. Palier selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le support de coussinet (4) est monobloc et dans lequel lesdits moyens d'affaiblissement de section sont constitués par un évidement oblong (6), de section fermée, s'étendant parallèlement à une tangente audit cylindre d'axe δ, ledit évidement oblong (6) étant traversant selon une direction parallèle audit axe δ.

6. Palier selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le support de coussinet (4) est monobloc et dans lequel lesdits moyens d'affaiblissement de section sont constitués par un ensemble d'évidements (7), de sections fermées, parallèles entre eux et traversants selon une direction parallèle audit axe δ, lesdits évidements (7) étant répartis selon une configuration reprenant la courbure du coussinet (3).

7. Palier selon l'une des revendications 2 à 6, dont le ou chaque évidement constitue une chambre dans ledit support de coussinet (4), ladite chambre ou chacune des chambres étant étanche pour un liquide sous pression, ladite chambre ou chacune des chambres présentant une entrée pour un liquide sous pression permettant de régler la pression dans ladite chambre.

8. Palier selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lesdits moyens d'affaiblissement de section s'étendent, selon une direction parallèle à l'axe δ, sur une zone intermédiaire dudit palier, à l'exception de ses extrémités (10, 11 ; 10', 11 ').

9. Palier selon la revendication 8, dans lequel lesdits moyens d'affaiblissement de section sont constitués par une section d'épaisseur limitée (8), inférieure à l'épaisseur dudit support de coussinet (4) à ses extrémités (9, 10, 11 ; 9, 10', 11').

10. Palier selon la revendication 9, dans lequel les extrémités (10', 11') dudit coussinet selon une direction parallèle à l'axe δ sont constituées par des éléments distincts de la partie de support de coussinet (4) de section d'épaisseur limitée (8).

11. Palier selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le coussinet (3) est dans un métal de faible dureté et le support de coussinet (4) est dans un métal de dureté supérieure.

12. Palier selon la revendication 11 , dans lequel le métal du coussinet (3) est du bronze, le régule ou un autre métal anti-friction et le métal du support de coussinet (4) est un acier.

13. Utilisation dudit palier hydrodynamique selon l'une des revendications 1 à 12 pour le soutien et le guidage d'un cylindre tournant, creux, éventuellement déformabie dans le sens radial et soumis intérieurement à des forces (F) inégalement réparties, tel que notamment celui d'un broyeur.

14. Broyeur (20) comprenant au moins :

- un cylindre creux (2) dont la paroi interne forme une piste circulaire (21),

- un rouleau (22) apte à rouler sur la piste circulaire,

- des moyens pour appliquer ledit rouleau (22) sur la piste circulaire selon une force donnée,

- des moyens pour soutenir ledit cylindre creux et le guider en rotation,

caractérisé en ce que lesdits moyens pour soutenir ledit cylindre creux et le guider en rotation comprennent au moins un palier hydrodynamique (1) selon l'une des revendications 1 à 8, les moyens (5 ; 6 ; 7 ; 8) d'affaiblissement de section dudit palier hydrodynamique (1) étant positionnés au niveau de la zone d'application des efforts exercés par ledit rouleau (22) sur ledit cylindre creux (2).

15. Broyeur (20) selon la revendication 14, dans lequel ledit broyeur est à rouleau (22) unique et à palier hydrodynamique unique.

Description:
TITRE : Palier hydrodynamique destiné à soutenir un cylindre animé d'un mouvement de rotation autour de son axe.

L'invention concerne un palier hydrodynamique destiné à soutenir un cylindre animé d'un mouvement de rotation autour de son axe.

L'invention trouvera une application particulière pour le soutien et le guidage d'un cylindre creux tournant soumis à des forces inégalement réparties, tel que notamment celui d'un broyeur.

L'invention concernera également un broyeur équipé d'un palier hydrodynamique selon l'invention.

Afin de broyer finement des matériaux tels que des matières premières pour la fabrication de ciment, du clinker, ou encore de certains minerais, on connaît un broyeur constitué par un cylindre creux animé d'un mouvement de rotation sur son axe et dont la paroi interne constitue une piste circulaire. La matière est appliquée selon une couche sur la piste circulaire, le broyage étant obtenu grâce à un ou plusieurs rouleaux, internes au cylindre creux, d'axes parallèles audit cylindre creux, et appliqués sous pression, grâce à des vérins, sur la piste circulaire lors de la rotation du cylindre. Un tel broyeur est notamment enseigné du document EP-0.486.371. Les forces exercées par le ou les rouleaux entraînent une déformation dans le sens radial.

Le cylindre creux du broyeur est soutenu grâce à un ou plusieurs paliers dont la surface de guidage épouse la surface extérieure du cylindre creux.

Il est possible d'utiliser un seul palier ou deux groupes de paliers espacés, à condition que la direction radiale de la force résultante des charges se situe dans l'angle au centre défini par les extrémités les plus extérieures des paliers. Lorsque les paliers sont répartis en deux groupes situés de chaque côté de la direction radiale dans laquelle s'exerce la force maximale, la déformation du cylindre s'opère dans l'espace libre compris entre les paliers.

Lorsque le cylindre est supporté par un palier unique, la déformation élastique du cylindre s'opère au-dessus dudit palier et induit une réduction locale de l'épaisseur du film liquide qui se traduit par l'exercice au même endroit d'un excès de pression, au risque d'endommager le coussinet du palier. La réduction d'épaisseur est particulièrement significative dans le cas d'un cylindre de grandes dimensions, ayant notamment un diamètre supérieur à un mètre.

Le but de la présente invention est donc de pallier les inconvénients précités en proposant un palier hydrodynamique permettant le soutien et le guidage d'un cylindre soumis à des forces inégalement réparties.

L'invention concernera également un broyeur équipé d'un palier hydrodynamique conforme à l'invention, plus particulièrement, mais non exclusivement dans le cas d'un broyeur à rouleau unique.

D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter.

L'invention concerne tout d'abord un palier hydrodynamique, destiné à soutenir un cylindre, creux, éventuellement déformable dans le sens radial, animé d'un mouvement de rotation autour de son axe, le diamètre dudit cylindre étant supérieur ou égal à un mètre, ledit palier consistant essentiellement en un coussinet et un support de coussinet et dans lequel ledit coussinet notamment d'épaisseur constante, s'étend selon une portion de cylindre d'axe δ présentant une surface de guidage, destinée à épouser la surface extérieure dudit cylindre par l'intermédiaire d'un film de lubrifiant et une surface solidaire dudit support de coussinet.

Selon l'invention, le support de coussinet présente, localement, au moins au niveau d'une zone intermédiaire dudit palier, des moyens d'affaiblissement de section, autorisant une déformation élastique dudit palier de telle façon à limiter la valeur maximale des efforts de guidage sur le coussinet.

Le palier conforme à l'invention permet ainsi de réduire l'excès de pression localisée, et ainsi le risque d'endommagement du coussinet et du palier, en donnant une flexibilité de sorte que le palier se déforme de lui-même légèrement de façon élastique à l'endroit où la force maximale s'exerce, s'opposant ainsi à la diminution d'épaisseur du film de lubrifiant.

Dans un système où les forces varient dans le temps, l'invention permet au palier de s'adapter en permanence, la compensation apportée par l'élasticité du support étant d'autant plus importante que le niveau des forces exercées est élevé.

Selon des caractéristiques optionnelles :

- les moyens d'affaiblissement de section s'étendent, selon une direction parallèle à l'axe δ, sur toute la longueur dudit palier,

- lesdits moyens d'affaiblissement de section sont constitués par un ou plusieurs évidements,

- le support de coussinet est monobloc, les moyens d'affaiblissement de section constitués par un évidement oblong s'étendant parallèlement à la courbure du coussinet, ledit évidement oblong étant traversant selon une direction parallèle audit axe δ,

- le support de coussinet est monobloc, lesdits moyens d'affaiblissement de section étant constitués par un évidement oblong s'étendant parallèlement à une tangente audit cylindre δ, ledit évidement oblong étant traversant selon une direction parallèle audit axe δ,

- le support de coussinet est monobloc, les moyens d'affaiblissement de section étant constitués par un ensemble d'évidements, parallèles entre eux et traversants selon une direction parallèle audit axe δ, lesdits évidements étant répartis selon une configuration reprenant la courbure du coussinet,

- les évidements traversants sont fermés par des flasques de telle façon à constituer une ou plusieurs chambres dans ledit support de coussinet, ladite chambre ou chacune des chambres étant étanche pour un liquide sous pression, ladite chambre ou chacune des chambres présentant une entrée pour un liquide permettant de régler la pression dans ladite chambre,

- selon une alternative, les moyens d'affaiblissement de section s'étendent, selon une direction parallèle à l'axe δ, sur une zone intermédiaire dudit palier, à l'exception de ses extrémités,

- notamment les moyens d'affaiblissement de section peuvent être constitués par une section d'épaisseur limitée, inférieure à l'épaisseur dudit support de coussinet à ses extrémités,

- éventuellement, les extrémités dudit coussinet, selon une direction parallèle à l'axe δ, d'épaisseur supérieure à l'épaisseur de ladite section d'épaisseur limitée peuvent être constituées par des éléments distincts de la partie de support du coussinet de section d'épaisseur limitée.

L'invention concerne également l'utilisation dudit palier hydrodynamique conforme à l'invention pour le soutien et le guidage d'un cylindre tournant, creux, éventuellement déformable dans le sens radial soumis intérieurement à des forces inégalement réparties, notamment d'un broyeur.

L'invention concernera également un broyeur comprenant au moins :

- un cylindre creux dont la paroi interne forme une piste circulaire,

- un rouleau apte à rouler sur la piste circulaire, - des moyens pour appliquer ledit rouleau sur la piste circulaire selon une force donnée,

- des moyens pour soutenir le cylindre creux et le guider en rotation.

Selon l'invention, les moyens pour soutenir le cylindre creux et le guider en rotation comprennent au moins un palier hydrodynamique conforme à l'invention, lesdits moyens d'affaiblissement de section dudit palier hydrodynamique étant positionnés au niveau de la zone d'application des efforts exercés par ledit rouleau sur ledit cylindre creux.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée des dessins en annexe parmi lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique d'un broyeur à cylindre creux et rouleau équipé d'un palier hydrodynamique conforme à l'invention selon un mode de réalisation,

- la figure 2 est une vue d'un broyeur à cylindre creux et rouleau équipé d'un palier hydrodynamique conforme à l'invention selon un second mode de réalisation,

- la figure 3 est une vue d'un broyeur à cylindre creux et rouleau équipé d'un palier hydrodynamique conforme à l'invention selon un troisième mode de réalisation,

- la figure 4 est une vue d'un broyeur à cylindre creux et rouleau équipé d'un palier hydrodynamique conforme à l'invention selon un quatrième mode de réalisation,

- la figure 5 est une vue selon la coupe IV-IV du palier tel qu'illustré à la figure 4,

- la figure 6 est une vue selon une alternative, de la coupe IV- IV du palier tel qu'illustré à la figure 4.

L'invention concerne tout d'abord un palier hydrodynamique 1 , destiné à soutenir un cylindre 2 animé d'un mouvement de rotation autour de son axe.

Le diamètre du cylindre est supérieur ou égal à un mètre. Le cylindre est creux, éventuellement déformable dans le sens radial.

Ledit palier consiste essentiellement en un coussinet 3, notamment d'un métal de faible dureté, telle que bronze ou le régule ou un autre métal anti-friction, et d'un support de coussinet, notamment dans un métal de dureté supérieure audit coussinet, tel que par exemple un acier.

Le coussinet 3, notamment d'épaisseur constante, s'étend selon une portion de cylindre d'axe δ et présente une surface de guidage 31 , destinée à épouser la surface extérieure du cylindre par l'intermédiaire d'un film de lubrifiant.

Cette surface de guidage 31 présente un rayon de courbure correspondant à celui dudit cylindre 2 (supérieur ou égal à 0,5 m).

Le coussinet 3 présente également une surface 32 solidaire dudit support de coussinet 4.

Tel qu'illustré, le support de coussinet 4 vient reprendre les efforts sur toute la surface 32 du coussinet, opposé à la surface de guidage 31 , sans discontinuité de contact, afin de maîtriser la déformation dudit coussinet 3.

Selon l'invention, le support de coussinet 4 présente, le cas échéant localement, au moins au niveau d'une zone intermédiaire dudit palier, des moyens 5 ; 6 ; 7 ; 8 d'affaiblissement de section, autorisant une déformation élastique dudit palier de telle façon à limiter la valeur maximale des efforts de guidage sur ledit coussinet 3.

Ces moyens d'affaiblissement permettent ainsi au coussinet 3 de se déformer de manière limitée, et ainsi d'obtenir une répartition plus homogène des efforts de guidage sur le coussinet.

Selon les exemples des figures 1 , 2 ou 3, les moyens d'affaiblissement de section peuvent s'étendre, selon une direction parallèle à l'axe δ, sur toute la longueur dudit palier, et sont notamment constitués par un ou plusieurs évidements 5 ; 6 ; 7 traversants.

Selon un autre mode de réalisation illustré notamment aux figures 4, 5 et 6, les moyens d'affaiblissement de section peuvent s'étendre, selon une direction parallèle à l'axe δ sur une zone intermédiaire dudit palier, à l'exception de ses extrémités 10, 11 ; 10', 11' et être constitués notamment par une section d'épaisseur limitée inférieure à l'épaisseur dudit support de coussinet 4 à ses extrémités.

Le palier hydrodynamique conforme à l'invention trouvera une application particulière pour le soutien et le guidage d'un cylindre tournant creux, éventuellement déformable dans le sens radial et soumis à des forces inégalement réparties tel que celui d'un broyeur.

L'invention concerne également un broyeur 20 comprenant au moins :

- un cylindre creux 2 dont la paroi interne forme une piste circulaire 21 , - un rouleau 22 apte à rouler sur la piste circulaire 21 ,

- des moyens pour appliquer ledit rouleau 22 sur la piste circulaire selon une force donnée,

- des moyens pour soutenir ledit cylindre creux et le guider en rotation.

Selon l'invention, les moyens pour soutenir ledit cylindre creux et le guider en rotation comprennent au moins un palier hydrodynamique 1 , selon l'invention, les moyens 5 ; 6 ; 7 ; 8 d'affaiblissement de section dudit palier hydrodynamique 1 étant positionnés au niveau de la zone d'application des efforts exercés par ledit rouleau 22 sur ledit cylindre creux 2.

Nous décrivons maintenant en détail les exemples des figures 1 à 6. On note que les broyeurs exemple des figures 1 à 4 sont à rouleau unique et à palier hydrodynamique unique.

La figure 1 est une vue schématique selon une coupe verticale d'un broyeur 20 conforme à l'invention. Ce broyeur comprend un cylindre creux 2, dont le diamètre est d'au moins un mètre et la paroi interne forme une piste circulaire 21 , qui peut être animée en rotation autour de son axe grâce à un dispositif non représenté coopérant. Un tel cylindre est susceptible d'être déformé dans le sens radial sous l'action des contraintes auxquelles il est soumis.

Il présente un rouleau 22 d'axe parallèle à l'axe du cylindre creux 2 apte à rouler sur la piste circulaire et des moyens pour appliquer ledit rouleau 22 sur la piste circulaire selon une force donnée, notamment constituée par un ou plusieurs vérins hydrauliques.

Un palier hydrodynamique 1 selon l'invention est positionné au droit des efforts F exercés par le rouleau 22 sur le cylindre creux 2, lesdits moyens 5 d'affaiblissement de section étant positionnés au niveau de la zone d'application des efforts exercés par ledit rouleau 22.

Plus particulièrement, le palier 1 est constitué d'un coussinet 3 d'épaisseur sensiblement constante s'étendant selon une portion de cylindre d'axe δ. Ce coussinet présente une surface de guidage 31 , destiné à épouser la surface extérieure du cylindre 2, notamment creux, par l'intermédiaire d'un film de lubrifiant et une surface solidaire 32 dudit support de coussinet 4.

Selon cet exemple de la figure 1 , le support de coussinet 4 est monobloc, notamment métallique par exemple en acier. Les moyens d'affaiblissement de section sont constitués par un évidement oblong 5, de section fermée, s'étendant parallèlement à la courbure du coussinet 3 et traversants selon une direction parallèle audit axe δ. Dans l'autre direction, perpendiculaire à l'axe δ, l'évidement 5 s'étend uniquement localement sur une zone intermédiaire dudit palier comprise dans un angle a dont le centre est sur l'axe δ.

L'exemple de la figure 2 se distingue de l'exemple de la figure 1 par la forme de l'évidement oblong 6 qui s'étend parallèlement à une tangente audit cylindre d'axe δ, notamment perpendiculaire à la direction des efforts F du rouleau 22 sur le cylindre creux 2. Cet évidement oblong 6 est également traversant selon une direction parallèle audit axe δ, et de section fermée.

L'exemple de la figure 3 se distingue des exemples précédents en ce que les moyens d'affaiblissement de section sont constitués par un ensemble d'évidements 7, de section fermée, parallèles entre eux et traversants selon une direction parallèle audit axe δ. Selon l'exemple de la figure 3, les évidements 7 sont répartis selon une configuration reprenant la courbure du coussinet 3, au repos.

Avantageusement, selon un mode de réalisation, l'évidement 5, 6 des exemples des figures 1 , 2 ou les évidements 7 de l'exemple de la figure 7 peuvent être fermés par des flasques de telle façon à constituer une ou plusieurs chambres dans le support de coussinet 4.

La ou chacune des chambres sont étanches pour un liquide sous pression, ladite chambre ou chacune des chambres présentant une entrée pour un liquide permettant de régler la pression dans ladite chambre. Il est ainsi possible, en contrôlant la pression du fluide à l'intérieur de la ou de chacune des chambres de régler l'élasticité du palier selon les conditions de fonctionnement. A cet effet, le palier sera associé à une pompe hydraulique et d'un dispositif de contrôle permettant d'ajuster la pression de liquide dans le palier.

L'exemple de la figure 4 se distingue des exemples des figures 1 à 3 en ce que les moyens d'affaiblissement de section ne s'étendent que partiellement selon l'axe δ, sur une zone intermédiaire dudit palier 1 , à l'exception de ses extrémités 10, 11 ; 10', 11 ' et en ce que les moyens d'affaiblissement de section sont constitués par une section d'épaisseur limitée, inférieure à l'épaisseur dudit support de coussinet 4 à ses extrémités 9, 10, 11 ; 9', 10', 11'.

Les extrémités 10, 11 ou 10', 11' sont les extrémités du support de coussinet 4 selon l'axe δ. Les extrémités 9 sont les extrémités du support de coussinet 4 selon une direction transversale à la direction d'axe δ.

Selon l'exemple de la figure 4, on remarque que la section d'épaisseur limitée 8 s'étend selon une direction perpendiculaire à l'axe δ partiellement, sur une zone intermédiaire dudit palier, comprise dans un angle a ayant son centre situé sur l'axe δ, les extrémités 9 du support de coussinet 4 du palier étant d'épaisseur bien supérieure, selon cette direction. En outre, cette section d'épaisseur limitée 8, telle qu'illustrée selon la vue de coupe de la figure 5 s'étend également localement, selon une direction parallèle à l'axe parallèle δ, sur une zone intermédiaire dudit palier, les extrémités 10, 11 du support de coussinet 4 du palier selon cette direction étant d'épaisseur bien supérieure à ladite section 8.

Selon la figure 5, on remarque que ses extrémités 10, 11 ainsi que la section d'épaisseur limitée 8 dudit support de coussinet 4 sont monoblocs. L'exemple de réalisation de la figure 6 se distingue de la figure 5 en ce que les extrémités 10', 11 ' du support de coussinet sont constituées par des éléments distincts de la partie de support de coussinet 4 de section d'épaisseur limitée 8. Ces éléments 10', 11 ' sont assujettis au corps du coussinet par tout moyen approprié, notamment soudage, ou encore système de vis. Naturellement, d'autres modes de réalisation auraient pu être envisagés par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de l'invention définie par les revendications ci-après.