Brevet FR2675213A1 — publié le 19921016

"Système formant barrière pour l'huile de lubrification des paliers d'un compresseur centrifuge muni de joints d'étanchéité à labyrinthe installé dans un environnement confiné" L'invention concerne un nouveau système formant barrière qui, en bloquant efficacement, à bon marché et avec une puissance dissipée minimale, toute circulation de gaz et de vapeur d'huile en provenance d'un réservoir collecteur relativement étanche, à travers le joint d'étanchéité à labyrinthe et en direction du côté aspiration d'un compres- seur, c'est-à-dire vers le rotor de premier étage du compres- seur et, par conséquent, en empêchant toute perte d'huile, permet au compresseur d'être utilisé de façon avantageuse dans un environnement confiné, c'est-à-dire dans un environ- nement qui n'est pas en contact avec l'atmosphère, comme par exemple le fond de la mer, spécialement lorsque, en raison du manque d'espace, ledit réservoir doit être placé très près du compresseur. De façon plus spécifique, l'invention concerne un perfectionnement au système de la demande de brevet italien no MI 91 A 000210. Dans la demande mentionnée ci-dessus, le courant de gaz nocif qui pourrait s'écouler, par l'intermédiaire du réservoir collecteur d'huile de lubrification entre la chambre du palier se trouvant sur le côté refoulement du compresseur, lequel côté se trouve à la pression la plus élevée, et la chambre du palier se trouvant sur le côté aspiration du compresseur, lequel côté se trouve à la pression la plus basse, et qui pourrait: entraîner des vapeurs d'huile ainsi que des gouttelettes d'huile à travers le joint d'étanchéité à labyrinthe et en direction du rotor du premier étage du compresseur avec, pour conséquence, une perte inacceptable d'huile de lubrification, est compensé par l'insertion, dans le tuyau de décharge menant au réservoir depuis ladite chambre se trouvant sur le côté aspiration du compresseur, d'une barrière dynamique du type bague liquide qui permet à l'huile de lubrification de&passer sous l'effet de la gravité mais empêche le passage de tout gaz ou vapeur dans la direction opposée. Plus spécifiquement, ladite barrière dynamique consiste en un disque tournant à l'intérieur d'une partie statorique de forme torique qui, avec le disque, forme un petit passage qui reste toujours rempli, par suite de l'effet centrifuge du disque tournant, d'huile formant barrière. Bien que cette solution soit extrêmement efficace en tant que barrière, elle présente une série d'inconvé- nients, tels qu'une certaine complexité de construction et un coût élevé en raison de la nécessité d'utiliser un moteur auxiliaire pour entraîner le disque et d'une forte dissipa- tion de puissance car la totalité de la quantité d'huile nécessaire pour lubrifier le palier se trouvant sur le côté aspiration du compresseur doit traverser le passage se trouvant entre le disque rotatif et la partie statorique de forme torique. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus à l'aide d'un système formant barrière qui n'exige pas un -moteur et qui utilise uniquement une quantité minimale d'huile formant barrière. On atteint cet objectif en plaçant la barrière non pas dans le conduit de décharge menant au réservoir depuis la chambre se trouvant sur le côté aspiration du compresseur mais dans la chambre elle-même, entre le palier et le joint d'étanchéité à labyrinthe se trouvant sur le côté aspiration, et en formant le système de barrière avec un disque monté concentriquement de faaçon rigide sur l'arbre rotatif du compresseur et comprenant un bord circulaire en forme de U inversé logeant une bague statorique solidaire de la paroi de la chambre de palier sur le côté aspiration et disposée concentriquement à cet arbre, le disque formant avec cette bague un petit passage alimenté de façon continue avec de l'huile à la pression de la barrière par l'intermédiaire de trous calibrés formés dans ladite bague. De cette manière, la présence du petit passage soumis à la force centrifuge qui résulte de la rotation du disque solidaire de l'arbre et qui maintient le passage rempli en permanence avec l'huile formant barrière, sépare efficacement la chambre de palier située sur le côté aspira- tion du compresseur de la zone d'étanchéité à labyrinthe se trouvant sur le côté aspiration du compresseur, en empêchant par conséquent toute circulation de gaz et de vapeur d'huile de lubrification depuis ladite chambre jusqu'au rotor du premier étage de compresseur et, par conséquent, toute perte d'huile de lubrification, même si avec le compresseur dans un environnement confiné, la pression dans ladite chambre est supérieure à celle régnant dans la première zone de rotor dans laquelle, comme il est bien connu, la chambre précitée est raccordée à la chambre de palier du-côté refoulement de compresseur, par l'intermédiaire de tuyaux de décharge, et à la partie supérieure du réservoir collecteur étanche Le débit nécessaire de l'huile formant barrière à travers le passage n'est maintenant égal qu'au minimum nécessaire pour empêcher un surchauffage du passage provoqué par la viscosité de l'huile déplacée par le disque rotatif A ce sujet, pour empêcher une perte indésirable de l'huile formant barrière et, par conséquent, pour maintenir le faible débit requis, conformément à une autre caractéristique de la présente invention, la bague statorique comporte, sur son côté faisant face au disque, une partie cunéiforme qui pénètre dans une cavité correspondante du disque ainsi qu'une dent déflectrice annulaire faisant saillie au-delà du bord extérieur de la cavité du disque. De cette manière, on crée une sorte de labyrinthe qui empêche l'huile formant barrière de pénétrer dans l'interstice compris entre l'arbre et la bague statorique. Par conséquent, le système de barrière pour l'huile de lubrification des paliers d'un compresseur centrifuge muni de joints d'étanchéité à labyrinthe, installé dans un environnement confiné et comprenant un ou plusieurs rotors montés sur un arbre tournant à une vitesse élevée sur lesdits paliers ainsi qu'une pompe qui extrait d'un récipient collecteur étanche l'huile de lubrification pour lesdits paliers et l'envoie sous pression respectivement à une chambre faisant face au palier situé sur le côté aspiration du compresseur, en amont du joint d'étanchéité à labyrinthe du côté aspiration, et à une chambre faisant face au palier situé sur le côté refoulement du compresseur en aval du joint d'étanchéité à labyrinthe du côté refoulement, à partir desquelles l'huile est déchargée par gravité par l'intermé- diaire de tuyaux séparés raccordant respectivement lesdites chambres à la partie supérieure du récipient collecteur étanche, caractérisé selon la présente invention en ce que ladite chambre faisant face au palier- situé sur le côté aspiration du compresseur, à un endroit compris entre le palier et le joint d'étanchéité à labyrinthe situé du côté aspiration, est monté concentriquement et de façon solidaire sur l'arbre rotatif du compresseur un disque comportant un bord circulaire en forme de U inversé logeant une bague statorique solidaire de la paroi de la chambre et disposée concentriquement audit arbre, avec laquelle le disque rotatif forme un petite passage alimenté de façon continue à travers des trous calibrés de la bague et maintenu rempli par l'effet centrifuge du disque rotatif, avec une huile formant barrière qui s'écoule du tuyau à travers lequel l'huile de lubrifica- tion est amenée sous pression à ladite chambre, la bague statorique étant pourvue, sur son côté faisant face au disque rotatif, d'une partie cunéiforme qui pénètre dans une cavité correspondante du disque et d'une dent déflectrice annulaire faisant saillie au-delà du bord extérieur de la cavité du disque. On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue frontale partiellement en coupe d'un compresseur centrifuge muni de joints d'étanchéité à labyrinthe du type utilisant le système de barrière destiné à l'huile de lubrification de palier et réalisé selon la présente invention; la figure 2 est une vue frontale en coupe et à très grande échelle d'un détail de la figure 1, cette vue montrant le système de barrière de l'invention. Sur les figures, la référence 1 désigne un compres- seur centrifuge dans lequel le gaz de traitement, pénétrant par le conduit d'aspiration 2 et sortant par le conduit de refoulement 3, est comprimé par les aubes d'un rotor 4 monté sur l'arbre 5 qui est entraîné en rotation à une vitesse élevée par un moteur 6 sur des paliers 7 et 8 situés respec- tivement sur le côté aspiration et sur le côté refoulement de la zone de compression du compresseur 1 délimitée par des joints d'étanchéité respectifs 9 et 10 à labyrinthe La figure 1 montre également le conduit 11 dans lequel la pression d'aspiration des compresseurs est transmise à la chambre 12 située en aval du rotor 4. Les paliers 7 et 8 sont lubrifiés de façon continue par l'huile de lubrification 13 contenue dans le réservoir étanche 14 duquel elle est extraite par une pompe 15 qui, par l'intermédiaire de tuyaux 16 et 17, l'envoie respectivement dans une chambre 18 faisant face au palier 8 situé sur le côté refoulement du compresseur et dans une chambre 19 faisant face au palier 7 situé sur le côté aspiration du compresseur L'huile sort ensuite desdites chambres 18 et 19 sous l'effet de la gravité et s'écoule à travers des tuyaux séparés respectifs 20 et 21 qui raccordent lesdites chambres à la partie supérieure 22 du réservoir étanche 14 Le système de barrière dynamique 23 de l'invention est disposé dans la chambre 19, entre le palier 7 et le joint d'étanchéité 9 à labyrinthe Le système 23 consiste en un disque 24 monté concentriquement sur l'arbre 5 du compresseur 1, ce disque comportant un rebord circulaire en forme de U inversé dans lequel est inséré une bague statorique 26 solidaire de la paroi 27 de la chambre 19 et disposée concentriquement à l'arbre 5. La bague statorique 26 forme, par conséquent, avec le disque rotatif 24, un petit passage 28 alimenté d'une façon continue, dans la direction des flèches 29 à travers des trous calibrés 30, avec une huile formant barrière qui s'écoule des tuyaux 17 par l'intermédiaire de la branche 31. Enfin, la bague statorique 26 est pourvue, sur le côté orienté vers le disque rotatif 24, d'une partie cunéi- forme 32 qui pénètre dans une cavité correspondante 33 formée dans le disque rotatif 24 et d'une dent déflectrice annulaire 34 qui fait saillie au-delà du bord annulaire extérieur 35 de la cavité 33 et, par conséquent, s'étend au-delà de ce bord. REVENDICATIONS 1 Système de barrière pour l'huile de lubrifica- tion des paliers ( 7, 8) d'un compresseur centrifuge ( 1) muni de joints d'étanchéité ( 9, 10) à labyrinthe, ce compresseur étant installé dans un environnement confiné et comprenant un ou plusieurs rotors ( 4) montés sur un arbre ( 5) tournant à grande vitesse sur lesdits paliers ( 8, 9) et une pompe ( 15) qui extrait d'un réservoir collecteur étanche ( 14) l'huile de lubrification destinée aux paliers ( 8, 9) et l'envoie sous pression respectivement à une chambre ( 19) faisant face au palier ( 7) situé sur le côté aspiration du compresseur, en amont du joint d'étanchéité ( 10) à labyrinthe du côté aspiration et à une chambre ( 18) faisant face au palier ( 8) situé sur le côté refoulement du compresseur, en aval du joint d'étanchéité (-9) à labyrinthe du côté refoulement, à partir desquelles l'huile est déchargée sous l'effet de la gravité par l'intermédiaire de tuyaux séparés ( 20, 21) raccordant respectivement lesdites chambres ( 18, 19) à la partie supérieure du réservoir étanche ( 14), caractérisé en ce que la chambre ( 19) faisant face au palier ( 7) situé sur le côté aspiration du compresseur, à un endroit compris entre le palier ( 7) et le joint d'étanchéité ( 9) à labyrinthe situé du côté aspiration, est monté concentriquement et de façon solidaire sur l'arbre rotatif 5 du compresseur un disque ( 24) comportant un bord circulaire ( 25) en forme de U inversé qui loge une bague statorique ( 26) solidaire de la paroi de ladite chambre et disposée concentriquement à l'arbre, avec laquelle le disque tournant forme un petit passage alimenté d'une façon continue à travers des trous calibrés ( 30) de la bague et maintenu rempli par l'effet centrifuge du disque rotatif avec une huile formant barrière qui s'écoule du tuyau à travers lequel l'huile de lubrification est amenée sous pression dans ladite chambre, la bague statorique étant pourvue, sur son côté faisant face au-disque rotatif, d'une partie cunéiforme ( 32) qui pénètre dans une cavité correspon- dante ( 33) du disque et d'une dent déflectrice annulaire ( 34) faisant saillie au-delà du bord extérieur ( 35) de la cavité du disque.