Brevet FR2505949A1 — publié le 19821119

Butée à patins oscillants La présente invention a trait à une butée à patins oscillants pour turbomachine comportant - un collet solidaire du rotor de la turbomachine, - des patins en forme de secteurs de couronne disposés autour du rotor et ayant leur face avant en regard du collet et leur face arrière reposant sur des moyens déformables par des moyens d'appui permettant une oscillation du patin empêchant toute translation et toute rotation du patin, chaque patin étant limité par un premier bord latéral et un second bord latéral le premier bord étant situé avant le second bord en suivant le sens de rotation du collet, la tranche externe du patin étant située en regard de la paroi d'une cage fixe contenant les patins et les moyens déformables, des moyens d'alimentation en huile débouchant dans la cage fixe et une chambre annulaire de récupération d'huile reliée à un conduit d'évacuation d'huile. Dans les butées à patins oscillants de ce type, l'huile est sous pression à l'intérieur de la cage, Si bien que de la puissance est consommée en pure perte pour tourbillonnement entre les patins et sur l'extérieur du collet. Pour diminuer ces pertes, on connaît des butées dans lesquelles l'huile est injectée entre les patins consécutifs. Dans ces butées la consommation d'huile est assez élevée. La butée selon 11 invention permettant de diminuer, d'une part, la puissance consommée en pure perte et, d'autre part, la consommation d'huile est caractérisée en ce que chaque patin est muni sur sa face avant d'une ouverture radiale située au voisinage du premier bord latéral, ladite ouverture étant alimentée par une canalisation percée dans le patin et débouchant par un orifice sur sa tranche externe, - et en ce que la paroi de la cage face à l'orifice sur la tranche externe de chaque patin présente un espace alimenté en huile par les moyens d'alimentation, des moyens assurant l'étanehéité tout en permettant l'oscillation du patin étant disposés entre l'orifice débouchant sur la tranche externe de chaque patin et l'espace qui lui correspond dans la paroi de la cage. Le fonctionnement avantageux de la butée selon l'invention est dû au fait que l'injection d'huile n'est pas réalisée entre les patins où l'huile n'a aucune fonction à jouer, mais près du première bord latéral où elle est active pour créer un film entre patin et collet. Selon une réalisation avantageuse de l'invention les moyens d'étanchéité comportant une couronne métallique coincée entre la tranche externe des patins et la cage et munie d'alésages faisant la liaison entre l'orifice de chaque patin et l'espace de la cage correspondant, chaque alésage étant muni d'un épaulement supportant une bague d'étanchéité pénétrant par l'orifice du patin, ladite bague pouvant jouer à l'intérieur de l'alésage de la couronne et de l'ori- fice du patin et étant munie entre sa paroi externe et l'orifice du patin, d'un joint d'étanchéité déformable. L'invention va maintenant être décrite plus en détail en se référant à un mode de réalisation particulier cité à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés. La figure 1 représente le palier de butée selon l'invention. La figure 2 représente une coupe du palier de butée selon l'invention. La figure 3 représente une vue détaillée d'un patin selon l'invention. La figure 4 représente une vue détaillée d'une variante d'un patin selon l'invention. Sur la figure 1, on a représenté une coupe selon l'axe du palier de butée selon l'invention. L'arbre 1 de la turbine comporte un collet 2. Le stator de la turbine comporte une cage à butée 3 disposée autour du collet 2 et qui contient un anneau élastique 4 tapissant le fond de la cage à butée opposé au collet 2 et un certain nombre de patins 5. Les patins 5 ont une forme de secteur de couronne (voir figures 2, 3). Dans le stator est prévu une chambre annulaire d'alimentation en huile 6 dans laquelle débouche un conduit d'amenée d'huile 7. Des conduits 8 relient la chambre 6 à l'intérieur de la cage à butée 3. Une garniture d'étanchéité 9 est prévue entre l'arbre 1 et la cage à butée 3 de façon que l'huile ne s'enfuit pas le long de l'arbre 1. Autour du collet 2 dans sa partie périphérique est prévu un espace annulaire 10 servant à récupérer l'huile et cette huile est évacuée par un conduit 11. Chaque patin 5 comporte (voir figure 3) un premier bord latéral 12 et un second bord latéral 13 situé après le premier bord latéral 12 dans le-sens de rotation de l'arbre 1 et du collet 2. La face avant 14 de chaque patin 5 est située vis-à-vis du collet 2 tandis que la face arrière 15 repose sur l'anneau élastique 4. La face arrière 15 est munie d'une excroissance 16 (voir figure 3) ayant une forme de parallélogramme peu large dont les petits côtés sont dirigés selon des arcs de cercle centrés sur l'axe de l'arbre 1 et les grands côtés 26 et 27 sont orientés parallèlement au second bord latéral 13 du patin 5. L'excroissance 16 est disposée plus près du second bord latéral 13 que du premier bord latéral 12. Sur l'anneau 4 est fixé un pivot 17 pénétrant dans une cavité cylindrique 18 forée parallèlement à l'axe de la turbomachine dans la surface de l'excroissance 16 en contact avec l'anneau élastique 4. Un ergot 19 est fixé sur la face arrière 15 et pénètre dans une cavité 20 de l'anneau 4 forée parallèlement à l'axe. Ainsi le patin 5 peut osciller autour du bord avant 26 de l'excroissance 16 sous l'effet de la pression d'huile, mais sans pouvoir translater ni tourner grâce au pivot 17 et l'ergot 19 restant dans leurs cavités respectives de l'anneau élastique 4 lui-même bloqué en rotation par rapport à la cage à butée 3 par un arrêt 36. Sur la tranche externe 21 de chaque patin 5 débouche une cavité 22 forée radialement. Cette cavité 22 sert à alimenter en huile une rainure 23 usinée dans la face avant 14 et s'étendant selon un rayon d'un point voisin de la tranche externe 21 du patin jusqu'à un point voisin de la tranche interne 24 du patin 5 près du premier bord latéral 12 du patin. Entre la cavité 22 et la rainure 23 est percée une communication large 25 débouchant dans la rainure 23 La tranche externe 21 des patins 5 est entourée d'une couronne métallique 27 coincée entre la tranche externe 21 des patins 5 et la paroi interne de la cage 3 (voir également la figure 2 qui est une coupe selon II-II). Chaque conduit 8 se termine par un espace 28 creusé dans la cage 3. Une bague 29 repose sur un épaulement 30 ménagé dans la couronne 27 et entourant un alésage 31 traversant la couronne en face de l'espace 28. L'orifice 32 de la cavité 22 a été agrandi et dans sa partie haute on a ménagé un siège 34 de façon à y disposer un joint d'étancheité à lèvres 33 qui s'appuie contre la bague 29. Ainsi l'huile est conduite d'une façon quasi-étanche entre l'espace 28 et la cavité 22. Entre la bague 29 et l'alésage 31, d'une part, et l'orifice 32 de la cavité 22, il reste un espace libre qui permet à chaque patin comportant de tels moyens d'étanchéité d'osciller autour de l'arête 26. Bien entendu, on pourrait remplacer le joint à lèvres 33 par un joint torique disposé dans l'orifice 32. Lorsque les patins sont alimentés en huile froide, celle-ci gicle par les rainures 23 face au collet 2. L'huile par centrifugation se rassemble dans l'espace annulaire 10 d'où elle est évacuée par gravitation au travers d'un ou plusieurs conduits 11 situés dans la partie inférieure de la cage 3. Grâce à l'invention, l'huile froide est amenée directement sous les patins 5 sans la faire cisailler auparavant de façon importante entre deux surfaces animées d'un mouvement relatif, en particulier au voisinage du rotor. De plus on a évité dans l'invention le barbotage de l'huile dans des cavités dont les faces sont en mouvement relatif. La majeure partie de la puissance consommée par l'huile est ainsi utilisée pour assurer la portance hydro-dynamique. Sur la figure 4 on a représenté une variante de la rainure représentée à la figure 3. A la place d'usiner cette rainure dans la masse du patin, on creuse sur le premier bord latéral 12 du patin et on visse une réglette 35 sur le bord 12 du patin. Bien entendu le collet 2 peut comporter, sur sa face opposée à celle représentée, un palier de butée symétrique de celui représenté par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe, le mame espace annulaire 10 peut servir à recueillir l'huile évacuée des deux paliers. RRVENDICATIONS 1/ Butée à patins oscillants pour turbomachine comportant un collet (2) solidaire du rotor (1) de la turbomachine, - des patins (5) en forme de secteurs de couronne disposés autour du rotor (1) et ayant leur face avant (14) en regard du collet (2) et leur face arrière (15) reposent sur des moyens déformables (4) par des moyens d'appui (16) permettant une oscillation du patin (5), et empêchant toute translation et toute rotation du patin (5) chaque patin (5) étant limité par un premier bord latéral (12) et un second bord latéral (13), le premier bord (12) étant situé avant le second bord (13) en suivant le sens de rotation du collet (2), la tranche externe (21) du patin (5) étant située en regard de la paroi d'une cage fixe (3) contenant les patins (5) et les moyens déformables (4) - des moyens d'alimentation (6, 7, 8) en huile débouchant dans la cage fixe (3) et une chambre annulaire de récupération d'huile (10) d'où elle est évacuée par gravitation au travers d'un ou plusieurs conduits (11) situés dans la partie inférieure de la cage fixe (3), caractérisée en ce que chaque patin (5) est muni sur sa face avant (14) d'une ouverture radiale (23) située au voisinage du premier bord latéral (12), ladite ouverture (23) étant alimentée par une canalisation percée (22, 25) dans le patin (5) et débouchant par un orifice (32) sur sa tranche externe (21), - et en ce que la paroi de la cage face à l'orifice (32) sur la tranche externe (21) de chaque patin (5) présente un espace (28) alimenté en huile par les moyens d'alimentation (6, 7, 8), des moyens (27, 29, 33) assurant l'étanchéité tout en permettant l'oscillation du patin (5) étant disposés entre l'orifice (32) débouchant sur la tranche externe (21) de chaque patin (5) et l'espace (28) qui lui correspond dans la paroi de la cage (3). 2/ Butée à patins oscillants selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité comportent une couronne métallique coincée entre la tranche externe (21) des patins (5) et la cage (3) et munie d'alésage (31) faisant la liaison entre l'orifice (32) de chaque patin (5) et l'espace (28) de la cage (3) correspondant, chaque alésage (31) étant muni d'un épaulement (30) supportant une bague d'étanchéité (29) pénétrant dans l'orifice (32) du patin (5), ladite bague (29) pouvant jouer à l'intérieur de l'alésage (31) de la couronne (27) et de l'orifice (32) du patin (5) et étant munie entre sa paroi externe et l'orifice (32) du patin (5), d'un joint d'étanchéité déformable (33).