Brevet FR2525685A1 — publié le 19831028

La présente invention se rapporte à l'évacua- tion de lubrifiant ou ventilation du corps de palier d'un turbocompresseur dans une zone ajdacente à l'ex- trémité du compresseur pour empêcher une quantité ex- cessive de lubrifiant de se trouver dans une zone adja- cente à la roue du compresseur, de telle sorte que, lorsque des vides excessifs sont engendrés par la roue du compresseur à l'intérieur du carter de compresseur, comme cela se produit pendant certaines conditions de fonctionnement d'un moteur à combustion interne asso- cié, on puisse maintenir au minimum l'aspiration de lubrifiant depuis le corps de palier jusque dans le carter du compresseur et le transfert de ce lubrifiant dans le moteur à combustion interne. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3 834 156 délivré à CUTLER et al et cédé à la Deman- deresse, on présente une analyse détaillée du problème et une solution connue. La présente invention a pour but d'empêcher une fuite d'huile à l'extrémité-compresseur d'un turbo- compresseur au travers du segment annulaire d'étanchéi- té de compresseur Dans certaines conceptions matériel- les de turbocompresseurs connus, du fait des jeux dans les paliers et des intervalles existants dans les joints annulaires d'étanchéité, de l'huile peut fuir du palier vers l'extrémité du compresseur lorsque l'entrée du com- presseur est étranglée A des fins de contrôle, un tel étranglement de l'entrée du compresseur est demandé par certains fabricants de moteurs. Lorsque le compresseur est soumis à un étran- glement, ce qui crée un vide en arrière de la roue du compresseur, ce vide provoque l'aspiration de lubrifiant ou d'air à partir de la chambre à lubrifiant du corps de palier Antérieurement à la présente invention, les agencements matériels réalisés n'ont pas permis à l'air -2- de suivre le trajet d'équilibre Il en résulte qu'une quantité excessive de lubrifiant est présente dans la poche contenant l'élément intercalaire et le déflecteur d'huile, et que par conséquent du lubrifiant est pompé vers la culasse du compresseur par l'intermédiaire du jeu dans le palier et de l'intervalle du joint annu- laire d'étanchéité. Des paliers de turbocompresseurs sont lubri- fiés par de l'huile pompée à partir du moteur associé. Ce lubrifiant est ensuite déchargé à nouveau dans le carter de vilebrequin du moteur En donnant des dimen- sions suffisamment grandes au conduit de retour d'huile jusqu'au carter de vilebrequin du moteur, des gaz se trouvant dans ce carter de vilebrequin peuvent être as- pirés dans le corps de palier, et plus particulièrement dans la cavité de retour de lubrifiant. Conformément à l'invention, la poche ou du lubrifiant s'accumulerait normalement est reliée, par un passage, avec une cavité de retour du lubrifiant. Conformément à une mise en oeuvre de l'in- vention, un passage d'évacuation ou de ventilation est formé au travers du palier de butée et un canal ou passage d'évacuation ou de ventilation est formé soit entre le palier de butée et l'extrémité du sup- port de palier du corps de palier, ou bien sous la forme d'un trou dans le corps de palier Lorsque le passage d'évacuation ou de ventilation est formé en- tièrement à l'intérieur du corps de palier, une commu- nication entre le passage d'évacuation ou de ventila- tion du palier de butée et le passage d'évacuation ou de ventilation du corps de palier est établie au moyen d'une broche creuse portée par le corps de palier et s'appuyant à l'intérieur du passage d'évacuation ou de ventilation du palier de butée, la broche empêchant également une rotation du palier de butée De cette -3- manière, la poche o du lubrifiant pourrait s'accumuler est toujours reliée par un passage avec la cavité de re- tour de lubrifiant Cet agencement a permi de résoudre le problème de fuite de lubrifiant mentionné ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en référence aux dessins annexés dans lesquels: La Figure 1 est une vue en élévation laté- rale d'un turbocompresseur agencé conformément à la présente invention, des parties étant indiquées en vue arrachée et en coupe; La Figure 2 est une vue en coupe verticale fragmentaire à échelle agrandie, faite dans l'ensemble suivant la ligne de coupe référencée 2-2 sur la Figure 1 et montrant la disposition d'au moins une partie du passage d'évacuation ou de ventilation dans l'extrémi- té du support de palier; La Figure 3 est une vue en élévation d'une face du palier de butée et elle montre la disposition d'une partie du passage d'évacuation ou de ventilation dans ladite face; La Figure 4 est une vue en élévation mon- trant l'autre face du palier de butée; La Figure 5 est une vue en élévation du dé- flecteur d'huile représenté sur la Figure 1; La Figure 6 est une vue en élévation frag- mentaire de l'extrémité du support de palier et elle montre spécifiquement la formation des passages d'éva- cuation ou d'évent qui sont forés dans le support de paliers ainsi qu'une broche creuse de retenue qui est montée dans l'un des passages d'évacuation ou de venti- lation forés; La Figure 7 est une vue en coupe longitudi- nale fragmentaire à échelle agrandie montrant la dispo- -4- sition du passage d'évacuation ou de ventilation ménagé dans le support de palier, ainsi que le montage de la broche creuse. Sur les dessins, on a représenté un turbo- compresseur de type classique qui a été modifié confor- mément à la présente invention Le turbocompresseur est désigné dans son ensemble par la référence numérique 10 et il comprend un corps de turbine 12 dans lequel est montée à rotation une roue de turbine 14 Le corps de turbine est pourvu d'une entrée à bride 16 qui est ac- couplée avec le collecteur d'échappement d'un moteur à combustion interne associé (non représenté) Le corps de turbine comporte également une sortie d'échappement 18 pour la roue à entrée radiale d'écoulement 14. La partie centrale du turbocompresseur 10 comprend un corps de palier 20 auquel le corps de tur- bine 12 est accouplé au moyen d'un anneau de blocage 22. Le corps de palier 20 est creux et il comporte une cavité de retour de lubrifiant 24 dans laquelle pé- nètre un support tubulaire 26 portant des paliers 28. Les paliers 28 supportent à rotation l'arbre de roue 30. De l'huile de lubrification est introduite dans le corps de palier 20 par l'intermédiaire d'un tuyau d'a- limentation 32 qui est relié à un passage d'alimentation 34 débouchant à son tour dans un support tubulaire de palier 26 Du lubrifiant sortant des paliers 28 est re- dirigé vers le carter de vilebrequin (non représenté) du moteur à combustion interne associé par l'intermé- diaire d'un tuyau de décharge ou de retour 36 Le tuyau 36 est relié au fond de la cavité de décharge de lubri- fiant 24 par un raccord approprié 38 d'une dimension su- périeure à celle nécessaire pour le retour du lubrifiant vers le carter de vilebrequin du moteur En conséquence, des gaz se trouvant dans le carter de vilebrequin du mo- teur peuvent être aspirés dans la cavité 24 du corps de palier 20 dans certaines conditions. -5- L'extrémité du corps de palier 20 qui est dirigée vers la partie-compresseur du turbocompres- seur est obturée par un élément intercalaire 40 qui est maintenu en place par une bague de blocage 42. Une bague d'étanchéité 44 est montée entre l'élément intercalaire 40 en forme de disque et le corps de pa- lier Cependant, comme cela sera expliqué dans la suite, dans des conditions de fonctionnement diffi- ciles, un vide est transmis, en passant par-dessus le joint annulaire de piston 58, dans le corps de palier 20. L'extrémité de gauche du corps de palier est pourvue d'un carter de compresseur 46 dans le- quel est montée à rotation une roue de compresseur 48, portée par l'arbre 30 Le carter de compresseur 46 dé- finit une entrée 50 et une zone collectrice ou de dé- charge 52 qui est dirigée vers le collecteur d'admis- sion d'un moteur à combustion interne associé. L'élément intercalaire 40 est pourvu d'un alésage central 54 dans lequel est monté à rotation un disperseur de lubrifiant 56 porté par l'arbre 30. Le disperseur de lubrifiant 56 est pourvu d'une bague annulaire 58 assurant son étanchéité par rapport à l'élément intercalaire 40. Un palier de butée 60 entoure l'arbre 30 à l'extrémité-compresseur du support de palier 26 Entre le palier de butée 60 et le disperseur de lubrifiant 56, il est prévu une bague ou rondelle de butée 62. Sur la partie supérieure du corps de palier 20, dans une zone adjacente à l'élément intercalaire , il est prévu une poche 64 dans laquelle du lubri- fiant peut s'accumuler Cela peut se faire en partie sous l'effet des pressions engendrées dans le disper- seur de lubrifiant 56 et dans un déflecteur de lubri- fiant ou d'huile associé 66. -6- Conformément à l'invention, il est proposé de relier la zone de collecte de lubrifiant 64, par un pas- sage, avec la cavité de décharge de lubrifiant 24 à par- tir de laquelle des vapeurs et des gaz provenant du car- ter de vilebrequin du moteur à combustion interne peuvent être aspirés dans le cas de vides poussés. Dans certaines conditions de marche, l'entrée du compresseur peut être fortement étranglée Du fait que la roue de compresseur 48 continue à tourner à gran- de vitesse, il en résulte qu'un vide est créé à l'inté- rieur du carter de compresseur 46 dans la zone de la roue 48, et par conséquent dans la zone de l'élément interca- laire 40 Ainsi, un vide ou dépression est transmis par l'intermédiaire du jeu existant autour de la bague d'é- tanchéité 58 dans le corps de palier 20, dans sa cavité associée 24 et dans la poche 64 En conséquence, au cas o il se serait produit une accumulation de lubrifiant dans la zone collectrice 64, ce lubrifiant est aspiré, lorsqu'il se produit un vide ou dépression comme indiqué cidessus, vers le carter de compresseur 46 de façon à pénétrer ensuite dans les cylindres du moteur à combus- tion interne Cela est évidemment indésirable à la fois du point de vue du fonctionnement et du point de vue de la consommation d'huile. Conformément à l'in Pvention, la zone collectri- ce de lubrifiant 64 est reliée par un passage avec la cavité de décharge de lubrifiant 24 d'une manière très simple Comme le montre clairement les Figures 3 et 4, le palier de butée 60 est pourvu d'un trou 68 le traver- sant et qui définit une première partie d'un passage d'é- vacuation ou de ventilation En outre, la face du palier de butée 60 qui est placé en regard du support de palier 26 est pourvue d'une rainure ou encoche verticale 70. En se référant maintenant à la Figure 2, on voit qu'une face extrême 72 du support de palier 26 est -7- également pourvue d'une encoche ou rainure verticale 74. Les encoches ou rainures 70 et 74 sont positionnées de manière à coopérer l'une avec l'autre et à former une partie verticale d'un passage d'évacuation ou de venti- lation d'une dimension correspondant à la section droite du trou 68. Il est également à noter que le déflecteur d'huile 66 est pourvu d'un orifice 76 d'évacuation ou de ventilation qui est aligné avec l'orifice d'évacua- tion ou de ventilation 68 du palier de butée 60 De cette manière, la zone collectrice de lubrifiant 64 est placée en communication directe avec la cavité de décharge de lubrifiant 24 sans l'utilisation de raccords spéciaux, de flexibles etc. En référence à la Figure 2, la surface extrême 72 du support de palier 26 comporte un passage de lubri- fiant 78 débouchant de manière à alimenter en lubrifiant le palier de butée 60. Bien que le passage d'évacuation ou de ventila- tion ménagé entre le palier de butée 60 et le corps de palier 20 ait été représenté comme étant formé partiel- lement dans le palier de butée au moyen d'une rainure 70 et partiellement dans le support de palier au moyen d'une rainure 74, il est évident que l'une ou l'autre des rai- nures 70 et 74 peuvent avoir une section droite permet- tant de créer le passage d'évacuation ou de ventilation- nécessaire Cela est particulièrement vrai pour la rai- nure 74 qui peut être réalisée bien plus profonde Ega- lement, le profil extérieur du palier de butée 60 peut être tel que le passage d'évacuation ou de ventilation 68 puisse ne pas être nécessaire car l'écoulement d'éva- cuation ou de ventilation s'effectue autour du palier de butée 60. Normalement, le support de palier 26 comporte une broche 80, faisant saillie d'une de ses extrémités et qui passe par un trou 82 ménagé dans le palier de bu- tée 60 afin d'empêcher une rotation de ce palier 60 par rapport au support de palier 26 Dans un mode modifié et préféré de réalisation de l'invention, comme indiqué sur les Figures 6 et 7, une broche semblable 84, qui estcreu- se, remplie la double fonction de former une partie d'un passage d'évacuation ou de ventilation et également de fonctionner d'une manière classique comme une broche de retenue de palier de butée. A la place d'un passage d'évacuation ou de ven- tilation qui est formé, soit par une rainure ménagée dans l'extrémité du support de palier 26, soit par une rainure ménagée dans une face du palier de butée 60, soit par une combinaison des deux rainures, on obtient un passage d'é- vacuation ou de ventilation équivalent, correspondant à une combinaison des passages 70 et 74 qui se présente sous la forme d'un trou 86 incliné vers le bas au travers du support de palier 26, comme le montre mieux la Figure 6. Comme le montre mieux la Figure 7, on voit que le passage d'évacuation ou de ventilation 86 est évidé à partir d'une extrémité du support de palier 26 Ainsi, il peut être facilement réalisé au moyen d'un trou foré. On voit également que la partie du passage d'é- vacuation ou de ventilation qui s'étend parallèlement à l'arbre 30 a une configuration en deux tronçons compre- nant un trou axialement extérieur 88 et un trou axiale- ment intérieur 90 qui a un diamètre plus petit que le trou 88 de façon à former un profil étagé La broche creuse 84 est enfoncée dans le trou 88 et elle vient buter contre une partie en forme d'épaulement 92 qui est formée à cause des différences entre les diamètres des deux trous. Il est évident que le trou 68 ou son équiva- lent ménagé au travers du palier de butée 60 a un dia- mètre permettant de recevoir la broche 84 avec emmanche- -9- ment serré On se rend compte par conséquent que la bro- che 84, qui est creuse, définit par elle-même une partie 94 d'un passage d'évacuation ou de ventilation. L'apparition de conditions de vide dans le com- presseur fait en sorte que des gaz se trouvant dans le carter de vilebrequin du moteur s'écoulent vers le com- presseur à la place du lubrifiant liquide progressant vers le compresseur Cela s'explique par le fait que le lubrifiant liquide se trouvant dans la zone collectrice 64 ne peut pas s'accumuler dans celle-ci, de sorte qu'il est déchargé en éloignement de la zone 64 sous l'effet de la ventilation créée par les gaz. - REVENDICATIONS 1. Turbocompresseur pour moteurs à combustion interne, ledit turbocompresseur étant du type comprenant un corps de palier pourvu d'une cavité de décharge de lu- brifiant et d'un support de palier faisant saillie dans ladite cavité de décharge de lubrifiant, un tuyau d'ali- mentation en lubrifiant pourdiriger du lubrifiant dans ledit support de palier, un tuyau de décharge pour éva- cuer du lubrifiant de ladite cavité de décharge jusque dans un carter de vilebrequin du moteur associé, un élé- ment intercalaire obturant une extrémité dudit corps de palier, un arbre monté à rotation dans ledit support de palier s'étendant au travers dudit élément intercalaire, un palier de butée venant s'appliquer contre une extrémi- té dudit support de palier et une roue de compresseur por- tée par l'arbre sur le côté de l'élément intercalaire qui est opposé au palier de butée, caractérisé en ce que le- dit élément intercalaire ( 40) et ledit palier de butée ( 60) définissent une zone collectrice de lubrifiant ( 64) et en ce qu'il est prévu des moyens ( 68, 70, 74, 86) pour assurer l'évacuation des gaz du carter de vilebrequin du moteur par l'intermédiaire dudit palier de butée et entre ledit palier de butée et ladite extrémité du support de palier ( 26) afin de ventiler ladite zone collectrice de lubrifiant ( 64) à partir de ladite cavité de décharge de lubrifiant ( 24), de telle sorte que, dans des conditions de dépression créées dans le compresseur, des gaz du car- ter de vilebrequin soient aspirés dans la zone collectrice de lubrifiant ( 64) pour assurer sa ventilation et pour em- nêcher un écoulement de lubrifiant depuis le corps de pa- lier jusque dans le compresseur. 2. Turbocompresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour assurer l'éva- cuation des gaz du carter de vilebrequin comprennent une il - première partie ( 68) de passage d'évacuation orientée sen- siblement parallèlement audit arbre ( 30) et une seconde partie ( 70, 74) de passage d'évacuation orientée sensible- ment transversalement audit arbre ( 30). 3 Turbocompresseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite première partie ( 68) de pas- sage d'évacuation est située à une certaine hauteur au- dessus dudit arbre ( 30) et en ce que ladite seconde par- tie ( 70, 74) de passage d'évacuation est orientée verti- calement dans l'ensemble. 4. Turbocompresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'évacuation des gaz du carter de vilebrequin comprennent une partie de passa- ge d'évacuation ( 70) formée au moins partiellement dans la face du palier de butée ( 60) qui est placée en regard de ladite extrémité du support de palier ( 26). 5. Turbocompresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'évacuation des gaz du carter du vilebrequin comprennent une partie de passa- ge d'évacuation ( 74) qui est formée au moins partiellement dans ladite extrémité du support de palier ( 26). 6. Turbocompresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'évacuation des gaz du carter du vilebrequin comprennent une partie ( 70, 74) de passage d'évacuation formée partiellement ( 70) dans la face du palier de butée ( 60) qui est placé en regard de ladite extrémité du support de palier ( 26) et partielle- ment ( 74) dans ladite extrémité du support de palier ( 26). 7. Turbocompresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'évacuation compren- nent un passage d'évacuation ( 68) ménagé au travers du pa- lier de butée ( 60). 8. Turbocompresseur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un déflecteur de lubri- fiant ( 66) placé dans l'ensemble à l'intérieur de la zone 12 - collectrice de lubrifiant ( 64) ainsi qu'un passage d'éva- cuation ( 76) ménagé au travers du déf lecteur du lubrifiant en alignement avec ledit passage ( 68) d'évacuation ménagé au travers du palier de butée ( 68) et faisant partie des- dits moyens d'évacuation des gaz du carter de vilebrequin. 9. Turbocompresseur pour moteurs à combustion interne, ledit turbocompresseur étant du type comprenant un corps de palier pourvu d'une cavité de décharge de lu- brifiant et d'un support de palier faisant saillie dans ladite cavité de décharge de lubrifiant, un tuyau d'ali- mentation en lubrifiant pour diriger du lubrifiant dans ledit support de palier, et un tuyau de décharge pour é- vacuer du lubrifiant de ladite cavité de décharge jusque dans un carter de vilebrequin du moteur associé, un élé- ment intercalaire obturant une extrémité dudit corps de palier, un arbre monté à rotation dans ledit support de palier s'étendant au travers dudit élément intercalaire, un palier de butée venant s'appliquer contre une extrémi- té dudit support de palier, une roue de compresseur por- tée par l'arbre sur le côté de l'élément intercalaire qui est opposé au palier de butée, caractérisé en ce que ledit élément intercalaire ( 40) définit en coopération avec le- dit palier de butée ( 60) une zone collectrice de lubri- fiant ( 64) et en ce qu'il est prévu des moyens ( 68, 70, 74, 86) pour assurer l'évacuation des gaz du carter de vilebrequin du moteur par l'intermédiaire dudit palier de butée ( 60) et de ladite extrémité du support de pa- lier ( 26) en vue d'assurer une évacuation de lubrifiant de la zone collectrice de lubrifiant vers ladite zone de décharge de lubrifiant de manière que, dans des conditions de dépression établies dans le compresseur, des gaz du carter de vilebrequin soient aspirés dans ladite zone collectrice de lubrifiant ( 64) pour assurer la ventila- tion de cette dernière et qu'un écoulement de lubrifiant depuis le corps de palier vers le compresseur soit empê- ché. 13 - 10. Turbocompresseur selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyeds pour assurer l'éva- cuation des gaz du carter de vilebrequin comprennent une première partie ( 68) de passage d'évacuation orientée sen- siblement parallèlement audit arbre ( 30) et une seconde partie ( 70, 74) de passage d'évacuation orientée trans - versalement audit arbre ( 30). 11. Turbocompresseur selon la revendication , caractérisé en ce que ladite première partie ( 94) de passage d'évacuation comprend des tronçons alignés dans ledit support de palier ( 26) et au travers dudit palier de butée ( 60), en ce que ledit support de palier compor- te une broche de positionnement ( 80) dont une partie ex- trême est scellée dans le tronçon ( 88) de la première partie de passage d'évacuation qui est placée dans le support de palier et qui s'étend à partir de ladite ex- trémité du support de palier, ladite broche étant égale- ment reçue dans le tronçon de la première partie de pas- sage d'évacuation qui est placé dans le palier de butée ( 60) et empêchant un mouvement du palier de butée autour dudit arbre ( 30)ï ladite broche étant creuse pour permet- tre un écoulement des gaz du carter de vilebrequin du mo- teur par ladite première partie du passage d'évacuation. 12. Turbocompresseur pour moteurs à combus- tion interne, ledit turbocompresseur étant du type com- prenant un corps de palier pourvu d'une cavité de dé- charge de lubrifiant et d'un support de palier faisant saillie dans ladite cavité de décharge de lubrifiant, un tuyau d'alimentation en lubrifiant pour diriger du lubri- fiant dans ledit support de palier, et un tuyau de dé- charge pour évacuer du lubrifiant de ladite cavité de décharge jusque dans un carter de vilebrequin du moteur associé, un élément intercalaire obturant une extrémité dudit corps de palier, un arbre monté à rotation dans ledit support de palier s'étendant au travers dudit élé- 14 - ment intercalaire, un palier de butée venant s'appliquer contre une extrémité dudit support de palier, une roue de compresseur portée par l'arbre sur le côté de l'élé- ment intercalaire qui est opposé au palier de butée, ca- ractérisé en ce que ledit élément intercalaire ( 40) dé- finit en coopération avec ledit palier de butée ( 60) une zone collectrice de lubrifiant ( 64) et en ce qu'il est prévu des moyens ( 70, 74, 86) pour assurer la ventila- tion des gaz du carter de vilebrequin du moteur autour dudit palier de butée ( 60) afin d'assurer une ventila- tion vers ladite zone collectrice de lubrifiant à par- tir de ladite zone de décharge de lubrifiant ( 24) de manière que, dans des conditions de dépression établies dans le compresseur ( 50), des gaz du carter de vilebre- quin soient aspirés vers ladite zone collectrice de lu- brifiant ( 64) en vue d'assurer sa ventilation et qu'un écoulement de lubrifiant soit empêché depuis le corps de palier jusque dans ie compresseur.