Brevet FR2498292A1 — publié le 19820723

La présente invention a pour objet un dispositif de joint de retenued'huile pour machine à haute vitesse de rota- tion telle que turbochargeur (ou turbocompresseur), machine du type dans laquelle un arbre rotatif comporte une bague de graissa- ge à l'une de ses extrémités et qui comporte un joint annulaire ajusté au niveau de cette extrémité, ledit arbre rotatif étant supporté par un coussinet à joint flottant dans un carter, une huile de lubrification étant alimentée vers ledit coussinet à joint flottant au- travers d'une conduite d'amenée d'huile. Pour mieux comprendre l'art antérieur on se réfè- rera tout d'abord à la figure I de la présente demande, qui illus- tre schématiquement un joint de retenue d'huile pour machine à haute vitesse de rotation de type en soi connu. Un coussinet à joint flottant (b) est monté sur un carter (a), et est appliqué contre un arbre rotatif (c). L'ar- bre rotatif (c) comporte une bague de graissage (d) et une gorge annulaire (e) dans laquelle est ajusté un joint annulaire (f). On alimente une huile de lubrification au travers d'une conduite d'amenée d'huile (g) ménagée dans le carter (a), huile qui lubri- fie le coussinet à joint flottant (b) et qui est amenée à s'écou- ler dans des espaces (h) et (i) des deux côtés du coussinet à joint flottant (b). L'huile de lubrification qui passe dans l'espace (i) peut continuer à s'écouler vers un orifice d'écoulement non représenté, tandis que, au contraire, l'huile de lubrification qui s'écoule dans l'espace (h) a tendance à s'infiltrer dans l'es- pace (j) extérieurement au joint annulaire (f). L'huile de lubri- fication est rejetée extérieurement par la bague de graissage (d) tournant à vitesse élevée, et l'huile qui n'a pas été rejetée et qui est passée au delà de la bague de graissage (d) est bloquée par le joint annulaire (f). Cependant, en fonction de la quantité d'huile alimentée par la conduite d'amenée d'huile (g) et de la vitesse de rotation de l'arbre (c), le joint annulaire ne peut pas empêcher l'infiltration de l'huile. En particulier dans le cas d'un turbochargeur, il se produit une infiltration excessive dans l'espace (j) lorsque la pression du côté de la turbine (k) (ou de la soufflante) est basse. Le dispositif de joint de retenue d'huile de l'art antérieur présente en outre l'inconvénient que, après une longue durée de fonctionnement, des particules de carbone s'accumulent 24 98292 entre les surfaces (A) et (B) du carter (a), formant ce que l'on appelle un pont de carbone qui encrasse le passage de l'huile. Ce- ci a pour résultat d'accélérer le passage ou l'infiltration de 1' huile dans l'espace (j), à un tel degré que le turbochargeur doit être arrêté. L'objet principal de l'invention est en conséquen- ce de fournir un système de joint de retenue d'huile qui puisse ré- soudre le mieux possible le problème posé ci-dessus, qui puisse ré- aliser une étanchéité stable et éviter la formation de ponts de carbone sur la bague de graissage. Conformément à l'invention, ce résultat est obte- nu avec un dispositif de joint de retenue d'huile pour machine à hau- te vitesse de rotation,du type dans laquelle un arbre rotatif compor- te une bague de graissage à l'une de ses extrémités et qui comporte un joint annulaire ajusté au niveau de cette extrémité, ledit arbre rotatif étant supporté par un coussinet dans un carter, une huile de lubrification étant alimentée vers ledit coussinet à joint flot- tant au travers d'une conduite d'amenée d'huile, caractérisé en ce que d'une part une partie dudit carter est prolongée de manière à entourer ladite bague de graissage déterminant ainsi entre l'arbre, la bague de graissage, ladite partie du carter et le coussinet à joint flottant, une zone de projection d'huile et que d'autre part une ouverture en arc est ménagée h travers ladite partie de carter de manière à mettre en communication ladite zone de projection d' huile et un orifice de sortie d'huile. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-après d'un mode de mise en oeuvre non limitatif, en référence aux dessins annexes dans lesquels: - la figure I est une vue en coupe longitudinale par- tielle d'un dispositif de joint de retenue d'huile de l'art antérieur (rappel) - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un turbochargeur équipé d'un dispositif de joint de retenue d'huile conforme à l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale, à plus grande échelle du dispositif de joint de retenue d'huile de la figure 2; la figure 4 une vue en coupe du dispositif selon IV - IV de la figure 3. On a représenté à la figure 2 un turbochargeur équipé d'un dispositif de joint de retenue d'huile conforme à l'invention. Un carter de turbine (2) et un carter de soufflante (3) sont reliés entre eux par un carter de pallier (1). Un arbre commun (4) qui traverse le carter de pallier (1) est supporté par un coussinet à joint flottant (5) et entraine une roue tur- bine (6) à une extrémité dans le carter de turbine (2) et une roue de soufflante, non représenté, à l'autre extrémité, dans le carter de soufflante (3). Des gaz d'échappement entraînent la turbine qui elle-même commande la soufflante. L'extrémité termi- nale du côté du carter de turbine (2) de l'arbre (4) comporte une bague de graissage (7) et une gorge annulaire (8) dans laquelle est ajusté un joint annulaire (9). Une extrémité du support de coussinet (10) sur lequel est monté le coussinet à joint flottant (5) se prolonge pour entourer la surface périphérique externe de la bague de grais- sage (7), de manière à définir une zone de projection d'huile (11) entre l'arbre (4), la bague de graissage (7), le coussinet à joint flottant (5) et le support de coussinet (10). Le support de coussi- net (10) comporte une ouverture en arc (12) au travers de laquelle s'écoule l'huile emprisonnée dans la zone (11) pour s'écouler au travers d'un orifice d'évacuation d'huile (13). L'angle " sous-te=- du par l'ouverture (12) est compris entre 90 et 110 , comme re- présenté à la figure 4. Cette fourchette angulaire a été détermi- née à partir des données obtenues par les essais multiples effec- tués par la demanderesse. Si l'angle sous-tendu est trop faible, l'évacuation d'huile est contrariée. Mais s'il est trop important, il y a infiltration d'huile dans le carter de turbine comme dans les dispositifs de l'art antérieur. Les références suivantes dé- signent: - (14): colliers à ressort ("fcirc-lips") empêchant le mouvement axial du coussinet à joint flottant (5) - (15): admission d'huile; - (16) : gorge de distribution d'huile - (17); conduite amenant l'huile de la gorge au coussinet à joint flottant (5); - (18): chambre d'écoulement d'huile. L'huile de lubrification est amenée à s'écouler à partir de l'admission (15) au travers de la gorge (16) et de la conduite (17) jusqu'au coussinet à joint flottant (5). Après avoir lubrifié le coussinet à joint flottant (5), une partie de l'huile de lubrification s'écoule vers la soufflante et tombe dans la sortie d'huile (13) pour être évacuée vers l'extérieur. Pratiquement toute l'huile de lubrification qui s'écoule vers la turbine est emprisonnée dans la zone (Il) sans atteindre la bague de graissage (7) et elle est évacuée au travers de l'ouverture (12) du support de coussinet (10). En conséquence, il n'y a pra- tiquement pas d'huile qui s'écoule vers la bague de graissage (7) et le joint annulaire (9), ce qui soulage considérablement la fonction ou le râle d'éviter l'infiltration d'huile attribués à la bague de graissage (7) et au joint annulaire (9). On comprendra que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et que le dispositif de joint de retenue d'huile peut également être disposé du côté de la soufflante. De plus, la présente invention peut être appliquée à des machines tournant à vitesse élevée autres que des turbochar- geurs. Les résultats et caractéristiques de la présente invention peuvent être résumés comme suit: 1) une extrémité du support de pallier se prolon- ge pour entourer la surface périphérique extérieure de la bague de graissage sur l'arbre, de manière à définir une zone de projec- tion d'huile entre l'arbre, la bague de graissage, le coussinet à joint flottant et le support de coussinet. En conséquence, prati- quement toute l'huile de lubrification traversant le coussinet à joint flottant est emprisonnée dans cette zone. La bague de grais- sage peut remplir parfaitement sa fonction. Ainsi, indépendamment de la vitesse de rotation de l'arbre, la quantité d'huile de lu- brification fournie et d'autres conditionstelles que des effets d'étanchéité stables, fiables et sûrs peuvent être garanties. 2) Des ponts de carbone se forment à l'extérieur de la bague de graissage, mais difficilement sur les parois inter- nes de la bague de graissage car la température est relativement basse dans cette zone. De plus les particules de carbone sont évacuées à travers l'ouverture en arc du support de coussinet. Le dispositif de joint de retenue d'huile de la présente invention est de ce fait tout particulièrement adapté pour des turbochar- geurs de faibles dimensions, tels que ceux utilisés pour des en- gins à essence dont les joints sont soumis à de hautes températures. 3) L'angle sous-tendu par l'ouverture en arc ménagée au travers de la paroi du support de coussinet est choisie entre 90 et 110 de manière que l'évacuation d'huile hors de la 249829' zone de projection d'huile soit facilitée et à empêcher l'infil- tration d'huile au travers du joint annulaire> REVENDICATIONS 1. Dispositif de joint de retenue d'huile pour ma- chine à haute vitesse de rotation, du type dans laquelle un arbre rotatif comporte une bague de graissage à l'une de ses extrémités et qui comporte un joint annulaire ajusté au niveau de cette ex- trémité, ledit arbre rotatif étant supporté par un coussinet à joint flottant au travers d'une conduite d'amenée d'huile, carac- térisé en ce que d'une part une partie dudit carter est prolongée de manière à entourer ladite bague de graissage déterminant ainsi entre l'arbre (4), la bague de graissage (7), ladite partie (10) du carter et le coussinet à joint flottant (5), une zone de pro- jection d'huile (11) et que d'autre part une ouverture en arc (12) est ménagée à travers ladite partie (10) de carter de manière à mettre en communication ladite zone de projection d'huile (11) et un orifice de sortie d'huile (13). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle sous-tendu par ladite ouverture en arc (12) est compris entre 90 et 110'