Brevet FR2582727A1 — publié le 19861205

La présente invention concerne d'une manière générale les turbocompresseurs et plus particulièrement un turbocompresseur comportant un système de lubrifica- tion perfectionné. Il existe un certain nombre de dispositifs connus antérieurement, qui assurent l'amortissement hy- drostatique d'un arbre monté rotatif dans un carter. Des exemples de tels dispositifs sont connus d'après le bre- vet US N 3 881 841 (Straniti)en date du 6 Mai 1975 et dans le brevet US N 3 158 413 (Shelley) en date du 24 Novembre 1964. Dans ces dispositifs antérieurement connus, une couche mince de lubrifiant, connue habituellement sous le terme d'amortisseur à film de lubrifiant compri- mé, est piégée entre une piste extérieure de l'ensemble de palier et le carter, dans lequel l'arbre est monté rotatif. Cet amortisseur à film de lubrifiant compri- mé réalise l'amortissement des vibrations de l'arbre grâce à une action hydrostatique. Cependant il existe un certain nombre d'incon- vénients antérieurement connus que présentent de tels ensembles de palier à amortissement hydrostatique. L'un de ces inconvénients réside dans le fait qu'au bout d'un certain intervalle de temps, le lubrifiant, qui constitue l'amortisseur à film de lubrifiant comprimé, se détério- re. L'action d'amortissement réalisée par l'amortisse- ment à film de lubrifiant comprimé se dégrade sauf si on envoie un lubrifiant neuf à l'amortisseur à film de lu- brifiant comprimé. Ceci est également vrai losqu'il se produit une fuite de lubrifiant dans l'amortisseur à film de lubrifiant comprimé. La présente invention fournit un agencement de turbocompresseur qui résout tous les inconvénients men- tionnés ci-dessus des dispositifs antérieurement connus. De façon abrégée, le turbocompreseur conforme à la pré- sente invention comporte un carter possédant un perçage traversant, dans lequel un support tubulaire de paliers est disposé. Le support de paliersest dimensionné de ma- nière qu'au moins-une partie de ce support de paliers soit disposée radialement vers l'intérieur à partir du carter, en formant ainsi une chambre annulaire entre le- dit support et le carter. L'arbre s'étend à travers le support de palier et, comme cela est classique dans des turbocompresseurs, une turbine est montée à une extrémité de l'arbre,tandis qu'un compresseur est monté au niveau de l'autre extrémité de l'arbre. Un couple d'ensemblesde paliers espacés axia- lement supportent l'arbre, de manière qu'il puisse tourner, dans le support de paliers et par conséquent dans le carter. Le lubrifiant sous pression est appliqué par l'intermédiaire d'une liaison fluidique à une extrémité de la chambre annulaire. De façon similaire un passage pour le fluide à l'intérieur du support de palier&relie selon une liaison fluidique l'autre extrémité de la chambre annulaire à un côté de l'ensemble de palier. Ainsi, en fonctionnement, le lubrifiant traverse en premier lieu la chambre annulaire, puis sort de cette dernière et lubrifie les ensembles de paliers. En outre l'huile présente dans la chambre annulaire forme un amortisseur à film de lu- brifiant comprimé servant à amortir de façon hydrostatique les ensembles de palier et par conséquent à réduire les vibrations entre le carter et l'arbre. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prises en référence prises en référence aux des- sins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique montrant une forme de réalisation préférée de la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale partielle de la forme de réalisation préférée de la pré- sente invention; et la figure 3 est une vue en coupe transversale prise essentiellement suivant la ligne III-III sur la figure 2. Ci-après on va donner une description détail- lée d'une forme de réalisation préférée de l'invention. En se référant tout d'abord à la figure 1, on y voit représentée une forme de réalisation préférée du turbocompresseur 10 de la présente invention, qui comporte un carter principal 12 dans lequel un arbre 14 est monté rotatif d'une manière qui sera décrite ultérieurement de façon plus détaillée. Un compresseur 16 est fixé à une extrémité de l'arbre 14, tandis qu'une turbine 18 est fixée à l'autre extrémité de l'arbre 14. Lors de la rotation du compresseur 16, ce der- nier introduit de l'air au niveau de son admission 20 (représentéeschématiquement) et délivre de l'air comprimé au niveau de sa sortie 22, en direction de l'admission 24 d'un moteur à combustion interne 26. L'échappement 28 du moteur à combustion interne 26 est fixé à l'entrée 30 de la turbine 18 et la sortie 32 de la turbine 18 débouche dans l'atmosphère. De façon classique, les gaz d'échappe- ment sortant du moteur 26 entraînent en rotation la turbi- ne 18 qui, à son tour entraîne en rotation le compresseur 16 par l'intermédiaire de l'arbre 14. En se référant maintenant en particulier à la figure 2, on voit que le carter 12 comporte un perçage traversant 34, qui est coaxial à l'arbre 14. On introduit selon un ajustement précédent dans le perçage 34 un car- ter tubulaire dé paliets36 comportant une bride extérieure 38, jusqu'à ce que l'extrémité formant bride 38 du carter de palier 36 vienne en butée contre le carter 12. De préférence le carter 12 est réalisé en un aluminium de manière à former une construction légère, tandis que le carter de paliers36 est réalisé en acier, de manière à présenter une longue durée de vie. On dispose ensuite un support tubulaire de paliers possédant une bride extérieure 42 au niveau de l'une de ses extrémités, coaxialement à l'intérieur du carter de paliers36 de sorte que les brides 38 et 42 sont en butée à plat l'une contre l'autre. Un ensemble en forme de bague de retenue 44 bloque contre tout déplacement axial réciproque le carter de paliers36 et le support de paliers40. Un couple d'ensemblesde palier 48 et 50 espacés axialement soutiennent, de manière qu'il puisse tourner, l'arbre 14 du turbocompresseur, dans le support de palier 40. Chaque ensemble de palier 48 et 50 est constitué de préférence par un roulement à billes dont la piste intérieu- re est fixée de manière à tourner avec l'arbre 14 et dont la piste extérieure est bloquée contre tout déplacement radial sur le pourtour intérieur 52 du support de paliers 40. En outre les ensembles de palier 48 et 50 sont montés entre l'arbre 14 et le support de paliers 40, au voisinage de chaque extrémité de ce dernier. En se référant maintenant aux figures 2 et 3, on voit que le support de paliers40 est dimensionné de telle sorte que chacune de ses extrémités est espacée radialement vers l'intérieur, par rapport à la surface in- térieure du carter de paliers36 en formant ainsi des cham- bres annulaires 54 entre lui-même et le carter. En se référant notamment à la figure 2, on voit qu'un joint d'étanchéité élastique 56 est pris en sandwich entre le tube 36 et le support de paliers40, au voisinage de l'ex- trémité extérieure de chaque chambre annulaire 54 tandis que, de façon similaire, un joint d'étanchéité élastique 58 est pris en sandwich entre le arter36 et le support de paliers,40 au voisinage de l'extrémité intérieure de chaque chambre annulaire 54. En outre la largeur radiale de chaque chambre annulaire 54 est très faible, en étant égale de façon typique uniquement à quelques millièmes de centi- mètres. En se référant à nouveau à la figure 2, on voit qu'une première buse annulaire de pulvérisation 60 est logée à l'intérieur du support de palie zs40'et compor- te une extrémité axiale 62 qui est en butée contre la piste extérieure de l'ensemble de palier 48. De façon similaire une seconde buse annulaire de pulvérisation 64 est logée l'intérieur du support de paliers40 et son extrémité axiale extérieure 66 est en butée contre la- piste extérieure de l'autre ensemble de palier à billes 48. L'extrémité axiale intérieure 70 de la buse de pulvérisa- tion 64 est en butée contre une partie 72 s'étendant.ra- dialement vers l'intérieur et ménagée sur le support de palierd40. Un ressort de compression 74 est pris en sand- wich à l'état comprimé entre l'extrémité intérieure axiale 76 de la buse de pulvérisation 60 et la partie 72, aui s'étend radialement vers l'intérieur, du support de paliers 40. Ce ressort de compression 74 répartit ainsi de façon uniforme la charge entre les pistes extérieures des en- sembles de palier 48 et 50 de manière à réduire les vi- brations provoquées par des charges non uniformes appli- quées aux paliers. En se référant maintenant à la figure 1, on voit qu'une source de lubrifiant sous pression 80 (repré- sentée uniquement de façon schématique) est raccordée selon une liaison fluidique à un accouplement fluidique 82 disposé dans le carter 12. Cet accouplement 82 est à son tour raccordé selon une liaison fluidique à deux passages 84 et 86 formés à l'intérieur du carter 12. En se référant à nouveau à la figure 2, le pas- sage 84 pour le fluide est raccordé selon uneliaison fluidique à un orifice radial 88 ménagé à travers le car- ter de paliers 36 au voisinage de l'extrémité extérieure d'une chambre annulaire 54. De façon similaire l'autre passage fluidique 86 est raccordé selon une liaison fluidique à un orifice radial 90 formé dans le carter de paliers36 au voisinage de l'extrémité extérieure de l'autre chambre annulaire 54. En se référant encore à la figure 2, on voit qu'un passage 91 est formé au moyen de perçages d'ali- gnement situés dans le carter de paliers36 et le carter de palier 40. Une extrémité du passage 91 débouche à proximité directe de l'extrémité laplus intérieure d'une chambre annulaire 54, tandis que l'autre extrémité du passage 91 débouche au niveau de la face intérieure 92 de l'ensemble de palier 50. En outre le passage 90 s'é- tend obliquement par rapport à l'axe de l'arbre de sorte qu'il se dirige depuis la chambre annulaire 54 en direc- tion de l'ensemble de palier 50. De façon similaire un passage oblique 94 est formé à travers le carter de paliers 36 et le support de palier 40 de sorte qu'une extrémité du passage 94 débouche dans l'autre chambre annulaire 54, au voisinage de son extrémité la plus intérieure, alors que l'autre extrémité du passage 94 débouche au niveau d'une face intérieure 96 de l'autre ensemble de palier 48. Deux bagues 100 sont fixées dans des positions axiales espacées sur l'arbre 12 de sorte qu'une bague 100 est disposée au voisinage immédiat d'une extrémité extérieure de chaque ensemble de palier 48 et 50. Chaque bague 100 comporte une partie radiale 102, de préférence munie d'une couronne mobile, qui est alignée avec les ensembles de palier 48,50, qui lui sont associés, et en est étroi- tement voisin. En outre chaque bague 100 s'ouvre -n di- rection d'une chambre 104 de collecte du lubrifiant (fi- gure 1) ménagée dans le carter 12. Lors du fonctionnement le lubrifiant délivré par la source 80 est envoyé sous pression à l'accouple- ment fluidique 82 situé dans le carter 12 de sorte que le lubrifiant sort de la source 80, emprunte les passages 84 et 86 et aboutit aux extrémités extérieures des cham- bres annulaires 54. Le lubrifiant pénètre alors axiale- ment à l'intérieur des chambres annulaires 54, circule dans les passages obliques 91 et 94 et aboutit aux en- sembles de palier 48 et 50 de manière à lubrifier ces derniers. Après avoir traversé les ensembles de palier 48 et 50, le lubrifiant est refoulé radialement vers l'ex- térieur par les bagues 100, à l'intérieur de la chambre 104 de collecte du lubrifiant, ménagée dans le carter 12. Le lubrifiant est ensuite évacué de la chambre 104 par un orifice 106 (figure 1) et est remis en circulation de façon classique par le système de lubrification. Etant donné que les chambres annulaires 54 possèdent une dimension radiale très faible, elles forment un amortisseur à film de lubrifiant comprimé servant à réaliser le soutien hydrostatique du support de paliers et par conséquent des ensembles de palier 48 et 50, dans le carter 12 (voir par exemple la figure 3). L'avantage essentiel de la présente invention tient au fait que la circulation d'huile à travers les amortisseurs à film de lubrifiant comprimé ou les chambres annulaires 54 est également utilisé pour lubrifier les ensembles de palier 48 et 50. Cette disposition conforme à l'invention garantit par conséquent qu'une alimentation permanente en huile neuve est envoyée à l'amortisseur à film d'huile comprimé, ce qui supprime bon nombre des avantages connus antérieurement des dispositifs de l'art antérieur. En outre grâce au raccordement fluidique des chambres annulaires 54 en série avec l'écoulement de lu- brification aboutissant aux paliers principaux 48 et 50, on obtient de ce fait un agencement beaucoup plus simple, bon marché, tout en étant totalement efficaces. REVENDICATIONS 1. Turbocompresseur caractérisé en ce qu'il comporte: - un carter principal (12) comportant un perçage traversant (34), - un support tubulaire de paliers (40) possé- dant un pourtour extérieur et un pourtour intérieur et étant disposé à l'intérieur du perçage traversant (34) du carter et dimensionné de telle sorte qu'il se trouve posi- tionné radialement vers l'intérieur par rapport audit car- ter en délimitant ainsi au moins une chambre annulaire (54) par rapport au carter, - un arbre (14) s'étendant à travers ledit sup- port de palies (40) et comportant une turbine (18) au niveau de l'une de ses extrémités et un compresseur (16) au niveau de son autre extrémité, au moins un ensemble de palier (48,50) servant à raccorder ledit arbre (14), de manière qu'il puisse tourner, au pourtour intérieur dudit support de paliers (40), - une source (80) de lubrifiant sous pression, - des moyens (82) servant raccorder selon une liaison hydraulique ladite source (80) à une extrémité de ladite chambre annulaire (54), et - des moyens en forme de passageS(84,86) pour un fluide, qui sont ménagés à travers ledit support de paliers (40) de manière à établir une liaison fluidique entre l'autre extrémité de ladite chambre annulaire et ledit ensemble de palier, - ladite chambre annulaire (54) étant dimension- née de telle sorte que le lubrifiant qui s'y trouve, réa- lise un amortissement hydrostatique dudit ensemble de palier. 2. Turbocompresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un joint d'étanchéité au fluide (58) situé entre chaque extrémité dudit support de palier (40) et ledit carter (12). 3. Turbocompresseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque joint d'étanchéité aux fluides (58) est un joint torique élastique. 4. Turbocompresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins deux ensembles de palier (48,50) qui sont distants axialement l'un de l'autre et qu'il est prévu des joints d'étanchéité auxflui- des (56,58) entre ledit supportdes palies (40) et ledit carter (12) et qui séparent au moins une chambre annulai- re (54) en des chambres annulaires distantes axialement, que lesdits moyens de liaison fluidique (82) s'étendent entre ladite source (80) et une extrémité de chaque cham- bre annulaire, que lesdits moyens (84,86) formant passages pour un fluide s'étendent entre l'autre extrémité d'une chambre annulaire et un ensemble de palier et entre l'au- tre extrémité de l'autre chambre annulaire et l'autre en- semble de palier. 5. Turbocompresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (84,86) formant pas- sages pour un fluide débouchent dans une extrémité dudit ensemble de palier et comportent une bague en forme de disque (100) fixée audit arbre de telle sorte que cette bague s'étend vers l'extérieur à partir dudit arbre, au vosinage de l'autre côté dudit ensemble de palier. 6. Turbocompresseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit carter (12) comporte une cham- bre (104) de collecte du lubrifiant ouverte en direction de ladite bague (100). 7. Turbocompresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ensemble de palier (48,50) est un roulement à billes. 8. Turbocompresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un carter de palies (36) monté 1' l'intérieur dudit perçage traversant (34), que ledit support de paliers(40) est monté coaxialement à l'intérieur dudit carter de paliers(36), que ledit carter (12) du compresseur est en aluminium,et que ledit carter de paliers(36) est en acier.