Brevet FR2622469A1 — publié le 19890505

"SEPARATEUR D'HUILE ET D'AIR". L'invention a pour objet un séparateur d'huile et d'air comportant un rotor entraîné à couche poreuse, constitué sous forme de cylindre creux et disposé dans un carter de stator, l'air séparé pouvant parvenir, en traversant la couche poreuse, dans le volume intérieur du rotor, une chambre annulaire s'étendant, en direction radiale, à l'extérieur de la couche et présentant un orifice d'entrée pour le mélange d'huile et d'air ainsi qutun orifice d'évacuation pour l'huile séparée. De tels séparateurs d'huile et d'air sont nécessaires dans un circuit d'huile fermé pour éliminer du circuit l'air qui est absorbé principalement dans les zones de lubrification. D'après le document de brevet US-PS 3 859 063, on connait un séparateur d'huile et d'air dans lequel le mélange d'huile et d'air qui arrive est centrifugé par des aubes contre une paroi annulaire. L'huile forme alors une couche qui est ensuite transportée vers un orifice d'évacuation d'huile. L'orifice d'évacuation d'huile ainsi que les conduites qui y son raccordées sont dimensionnée de manière qu'il y ait une certaine retenue. On a ainsi un écoulement d'évacuation d'huile constant, sans formation de bulles d'air. Par suite de l'action de refoulement des aubes, il s'établit une pression d'air accrue dans la chambre annulaire limitée par la paroi annulaire. L'air est évacué par des ouvertures situées intérieurement en direction radiale. Un inconvénient que l'on rencontre alors est qu'un grand nombre de gouttes d'huile et un brouillard d'huile ainsi formé sont entraînés par le courant d'air. Le rendement de séparation est ainsi considérablement amoindri. D'après le document de brevet GB-PS 1 508 212, on connaît un séparateur d'huile et d'air dans lequel une masse poreuse en rotation est traversée par le mélange d'huile et d'air. Cependant, il n'y a pas alors de séparation nette entre le parcours de l'huile et le parcours de l'air, de sorte que des particules d'huile sont entraînées par le courant d'air. Il est, en outre, désavantageux qu'en raison de la pénétration de l'huile dans la couche poreuse, il se produise une perte de pression élevée dans le séparateur d'huile et d'air. L'huile centrifugée à partir de la couche poreuse n'est entraînée en rotation que par le frottement du rotor. Il n'y a pas ainsi un entraînement forcé de l'huile, de sorte que la mise en rotation de l'huile n'est pas suffisamment forte pour produire une pression élevée à la sortie d'huile. Le document de brevet DE-US 31 37 947 divulgue un dispositif du type indiqué dans le préambule dans lequel les mêmes inconvénients se présentent. L'invention a pour but de perfectionner un séparateur d'huile et d'air du type indiqué dans le préambule de manière qu'on puisse obtenir une pression d'huile élevée du côté sortie en ayant un rendement de séparation élevée. A cet effet, l'invention concerne un séparateur d'huile et d'air du type ci-dessus caractérisé en ce que des aubes de refoulement sont disposées sur le rotor à l'extérieur de la couche poreuse en étant dirigées en s'éloignant de ce rotor, ces aubes étant adaptées au contour de la chambre annulaire dont la paroi extérieure va en s'élargissant dans la direction de l'écoulement. On obtient ainsi avantageusement que le flux d'huile subisse une accélération due aux aubes de refoulement pendant tout le parcours dans la chambre annulaire. Par la disposition d'orifices d'entrée et d'évacuation d'huile dans des extrémités séparées de la chambre annulaire axiale, on dispose alors d'un long chambre annulaire axiale, on dispose alors d'un long parcours d'accélération.- En outre, par suite de l'accélération radiale permanente, le flux d'huile s'écoule à travers les aubes de refoulement le long de la paroi extérieure de la chambre annulaire, de sorte qu'on évite la pénétration de grandes quantités d'huile en direction radiale vers l'intérieur dans la couche poreuse. Etant donné que les aubes provoquent un transport continu sur la longueur de la chambre annulaire, on évite la formation d'un grand nombre de gouttes d'huile. L'énergie d'accélération fournie au flux d'huile lors de son parcours dans la chambre annulaire se manifeste à l'orifice -d'évacuation d'huile sous forme de pression statique élevée. Il en résulte qu'en plus de la réduction du risque d'obturation et de la sécurité de l'action de refoulement, on obtient une pression suffisante pour solliciter des radiateurs d'huile ou des pompes hydrauliques disposés à la suite. Cela a un effet favorable surtout dans les groupes motopropulseurs d'avions car on a une pression de refoulement suffisante dans toutes les positions de vol. De préférence, la paroi extérieure de la chambre annulaire va en s'élargissant en forme de cône dans la direction de l'écoulement. Ainsi, l'élévation de pression due au refoulement des aubes est encore accrue. Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, une enveloppe entraînée en rotation est fixée sur les aubes de refoulement à l'extérieur en direction radiale. On obtient ainsi avantageusement une pression encore plus élevée et on évite les gouttes d'huile car le film d'huile peut être guidé le long de la surface intérieure de l'enveloppe en rotation. En outre, la puissance nécessaire pour l'entraînement du rotor est réduite car le frottement de l'huile en sur l'enveloppe extérieure fixé est supprimé. rotation sur l'enveloppe extérieure fixé est supprimé. En outre, suivant un mode de réalisation de l'invention, l'orifice d'entrée d'huile est constitué sous forme de fente annulaire entre le rotor et un carter de stator et une zone annulaire est prévue intérieurement par rapport aux aubes de refoulement en direction radiale et derrière l'orifice d'entrée d'huile dans le sens d'écoulement axial. Suivant un autre mode de réalisation, les aubes de refoulement sont constituées en coupe axiales avec une forme angulaire telle que le flux d'huile partant de la zone située à l'intérieur en direction radiale est refoulé d'abord en direction radiale vers l'extérieur et ensuite dévié principalement en direction axiale vers l'orifice d'évacuation d'huile. L'invention est décrite plus en détail ci- après en se référant aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un séparateur d'huile et d'air; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une autre forme de réalisation du séparateur d'huile et d'air. La figure 1 représente un séparateur d'huile et d'air suivant l'invention. Ce séparateur se compose essentiellement d'un rotor 9 monté pour tourner dans un carter 7. Le montage à rotation est assuré, d'une-part, par le roulement à billes 8 représenté et, d'autre part, par un autre palier non représenté. Pour l'entraînement du rotor 9, il est prévu une couronne dentée 6 qui est en liaison avec un dispositif d'entraînement non représenté. Le mélange d'huile et d'air à séparer est amené par un conduit d'entrée 10 et -30 arrive par un orifice annulaire d'entrée d'huile 2 dans une zone 16. En raison de la dépression qui règne dans cette zone, le mélange d'huile et d'air va dans la zone d'aubes de refoulement 3 réparties sur le pourtour du rotor 9. Ces aubes sont adaptées à la forme d'une chambre annulaire 13, des intervalles d'aubes la, llb chambre annulaire 13, des intervalles d'aubes l1a, l1b étant prévus entre les aubes de refoulement 3 et les parois de la chambre annulaire 13. L'intervalle d'aube llb vis-à-vis de la paroi extérieure 1 de la chambre annulaire 13 est supérieur & l'intervalle d'aube axial lla. L'huile accélérée par les aubes de refoulement 3 est centrifugée vers l'extérieur en direction radiale contre la paroi extérieure 1 de la chambre annulaire 13 et s'écoule le long de la paroi extérieure 1, qui va en s'élargissant en forme de cône vers l'aval en direction de l'orifice d'évacuation d'huile 5. A l'extrémité aval de la chambre annulaire 13, une rainure annulaire 23 collectrice d'huile est prévue dans le carter 7. Le flux d'huile qui arrive est recueilli dans la rainure annulaire 23 et est envoyé dans l'orifice d'évacuation d'huile 5. En service, une retenue est prévue dans les conduites d'évacuation d'huile non représentées, de sorte que la rainure annulaire collectrice d'huile 23 reste partiellement remplie d'huile. L'action de pompage des aubes de refoulement 3 élève aussi la pression de l'air dans 1l chambre annulaire 13, de sorte que l'air est pompé entre les couronnes de retenue 12a, 12b, vers l'intérieur en direction radiale, dans la couche poreuse cylindrique 14. A partir de là, l'air continue à s'écouler vers l'intérieur et parvient, en traversant des trous radiaux 15 du rotor 9, dans une chambre 17 située à l'intérieur du rotor creux 9. Enfin, par l'orifice 18, l'air est envoyé dans des conduites d'évacuation d'air non représentées. Pour empêcher les écoulements de fuite entre le rotor 9 et un plateau de couverture 19 perpendiculaire à l'axe, des aubes radiales 21 réparties sur la périphérie son prévues sur le côté. frontal du rotr 9. Ces aubes 21 refoulent dans la frontal du rotor 9. Ces aubes 21 refoulent dans la chambre annulaire 13 l'huile qui a pénétré. Le plateau de couverture 19 est fixé sur le carter 7 au moyen de vis 20. La figure 2 représente une autre forme de réalisation de l'invention dans laquelle les aubes de refoulement 3 sont entourées par une enveloppe cylindrique 4 sur leur périphérie et sur leur extrémité d'entrée axiale 22. En service, un film d'huile accéléré par centrifugation est appliqué sur la paroi intérieure de l'enveloppe 4. L'enveloppe 4 se termine, en direction axiale, au niveau de l'orifice d'évacuation d'huile 5, qui coopère avec la rainure collectrice d'huile périphérique 23. L'huile refoulée jusque là s'écoule par dessus le bord 24 de l'enveloppe 4 dans la rainure collectrice d'huile 23 et, de là, vers l'orifice d'évacuation d'huile 5. Avec cette forme de réalisation, on peut obtenir une élévation de pression supplémentaire, on évite les gouttes d'huile et on peut réduire encore la puissance d'entrainement. REVENDICATIONS. 1) Séparateur d'huile et d'air comportant un rotor entrainé (9) & couche poreuse (14), constitué sous forme de cylindre creux et disposé dans un carter de stator (7), l'air séparé pouvant parvenir, en traversant la couche poreuse, dans le volume intérieur du rotor, une chambre annulaire (13) s'étendant, en direction radiale, à l'extérieur de la couche et présentant un orifice d'entrée (2) pour le mélange d'huile et d'air ainsi qu'une orifice d'évacuation (5) pour l'huile séparée, caractérisé en ce que des aubes de refoulement (3) sont disposées sur le rotor (9) à l'extérieur de la couche poreuse (14) en étant dirigées en s'éloignant de ce rotor, ces aubes étant adaptées au contour de la chambre annulaire (13) dont la paroi extérieure (1) va en s'élargissant dans la direction de l'écoulement. 2) Séparateur d'huile et d'air selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'une enveloppe c8nique (4) est fixée sur les aubes de refoulement (3) à l'extérieur en direction radiale. 3) Séparateur d'huile et d'air selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée d'huile (2) est constitué sous forme de fente annulaire entre le rotor (9) et un carter de stator (7), une zone annulaire (16) dépourvue d'aubes étant prévue derrière cette fente en direction axiale. 4) Séparateur d'huile et.d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les aubes de refoulement (3) sont constituées en coupe axiale avec une forme angulaire telle que le flux d'huile partant de la zone (16) située à l'intérieur en direction radiale est refoulé d'abord en direction radiale vers l'extérieur et ensuite dévié principalement en direction axiale vers l'orifice d'évacuation d'huile (5). d'évacuation d'huile (5). ) Séparateur d'huile et d'air selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisé en ce que des aubes radiales (21) réparties sur la périphérie sont prévues dans l'intervalle radial (25) entre le rotor (9) et un carter (1), en aval de l'orifice d'évacuation d'huile (5). i5