Brevet FR2753244A1 — publié le 19980313

PALIER DE ROTOR A FENTE D'HUILE DESTINEE A L'AMORTISSEMENT D'OSCILLATIONS L'invention concerne un dispositif destiné au logement anti- oscillatoire d'un rotor, qui est logé dans une partie statorique par l'intermédiaire d'un palier de rotor, d'un support de palier concentrique à l'axe qui entoure le palier de rotor de façon annulaire, et par l'intermédiaire d'éléments élastiques, une fente d'huile10 pouvant être alimentée en pression étant formée entre la partie statorique et le support de palier, laquelle est délimitée et étanchée par des bagues d'étanchéité écartées axialement l'une de l'autre, et un perçage d'amenée d'huile étant prévu du côté du stator, qui débouche axialement entre les bagues d'étanchéité dans la fente d'huile, l'huile s'écoulant par l'intermédiaire de perçages d'évacuation d'huile pratiqués dans la zone des bagues d'étanchéité. Un tel dispositif est révélé dans le US-A-3 456 992.20 Des rotors à vitesse rapide, qui sont logés dans une partie statorique par l'intermédiaire d'un palier de rotor, sont par exemple utilisés dans des turboréacteurs. Pendant le fonctionnement du réacteur, la vitesse de rotation du rotor peut varier de faibles vitesses de25 rotation jusqu'à 20.000 tours par minute. En raison de balourds du rotor qui sont conditionnés par la fabrication, l'axe du rotor effectue des mouvements oscillatoires qui dévient de l'axe idéal. L'amplitude des oscillations peut atteindre une valeur extrême lorsque le30 rotor s'approche de la vitesse de rotation de résonance. Pour éviter cela, il y a lieu d'essayer de tenir la vitesse de rotation de résonance en dehors de la plage de la vitesse de rotation de fonctionnement. Etant donné que la vitesse de rotation de résonance dépend de la rigidité du logement du rotor, une influence 2 peut être exercée sur la vitesse de rotation de résonance par une variation de la rigidité. C'est ainsi que par le brevet US mentionné en introduction, on sait accrocher élastiquement le support de palier au stator, et prévoir entre le stator et le support de palier une fente d'huile qui amortit les oscillations. Un film d'huile de serrage se forme dans la fente par l'intermédiaire d'amenées et d'évacuations d'huile correspondantes, lequel s'oppose au balourd en association avec la cage élastique faisant10 office de système d'amortissement élastique et assure un écart sûr de la fréquence propre, et également des harmoniques, du système de rotation par rapport à la fréquence de fonctionnement. Une certaine courbe de pression, ainsi qu'une circulation d'huile dans la fente, sont essentielles pour la fonction du film d'huile de serrage. Dans le cas du US-A-3 456 992, la fente d'huile est délimitée et étanchée par deux joints écartés axialement l'un de l'autre, qui sont disposés dans des gorges annulaires, l'huile amenée par une conduite d'huile centrale étant évacuée librement par l'intermédiaire de conduites d'huile formées dans les gorges annulaires. Etant donné que la pression d'huile n'est réglée par une vanne que du côté de l'entrée, une longueur axiale hors tout25 importante est nécessaire pour éviter une forte chute de pression au niveau des bords du film d'huile de serrage. Un autre inconvénient réside dans le fait que les perçages d'amenée et d'évacuation d'huile sont situés sur la même position circonférentielle, de sorte qu'un30 échange d'huile réparti uniformément sur la circonférence ne soit pas possible dans la fente d'huile. En parant de cela, l'objectif de l'invention consiste à proposer un dispositif de type analogue qui assure un amortissement des oscillations avec une faible35 longueur hors tout, et un échange d'huile homogène dans 3 la fente d'huile. Cet objectif est atteint selon l'invention par un dispositif du type précité, caractérisé en ce que les perçages d'évacuation d'huile comportent des5 rétrécissements dans la zone des bagues d'étanchéité, dont la section de passage et la longueur sont adaptées à la section de passage du perçage d'amenée d'huile de telle sorte que les perçages d'évacuation d'huile aient un effet d'étranglement.10 Il est en l'occurrence important que l'effet d'étranglement des rétrécissements dans les perçages d'évacuation d'huile soit dominant par rapport à la section transversale d'amenée, de sorte que la chute de pression au niveau de la fente d'huile soit réduite dans15 le sens axial et puisse également être déterminée. Enfin, le débit d'huile intervenant assure également une séparation thermique entre le rotor et le stator. Afin de pouvoir utiliser de façon optimale la totalité de l'extension axiale de la fente d'huile, les perçages20 d'évacuation d'huile sont prévus au niveau des extrémités axiales de la fente, donc au niveau des bagues d'étanchéité, par exemple dans la bague d'étanchéité même ou dans la gorge annulaire. Le fait de les prévoir dans la gorge annulaire offre l'avantage d'assurer une25 répartition plus homogène de la pression d'huile dans la fente, alors que des orifices dans les bagues d'étanchéité seraient plus faciles à réaliser. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'un dispositif rotor- stator d'un réacteur de turbine à gaz, et la figure 2 est la vue du détail A d'une gorge annulaire comportant un perçage d'évacuation d'huile selon la figure 1. En ce qui concerne la partie représentée à la figure 1, il s'agit d'un dispositif rotor- stator d'un réacteur de turbine à gaz, non représenté, dans le cas duquel un arbre de rotor 1 relie la turbine à haute pression au compresseur à haute pression. L'arbre de rotor 1 est logé en rotation dans une partie statorique 4 par l'intermédiaire d'un palier 2 de rotor réalisé sous la forme d'un palier à roulement, et par l'intermédiaire d'un support 3 de palier. Dans le but d'amortir les oscillations et de manipuler la vitesse de rotation de résonance du dispositif rotor-stator, l'arbre de rotor 1 est logé élastiquement et de façon à amortir les oscillations dans la partie statorique 4. A cet effet, le palier 2 de rotor est logé avec sa bague extérieure dans une partie20 cylindrique du support 3 de palier de type coussinet, ce dernier étant de son côté fixé par son extrémité éloignée axialement du palier 2 de rotor, en étant centré dans l'axe, sur l'extrémité de type bride de la partie statorique 4 par l'intermédiaire de plusieurs éléments25 élastiques 5 réalisés sous la forme de barrettes. De nombreux éléments élastiques 5 entourent l'arbre de rotor 1 de façon concentrique, et fixent de ce fait élastiquement le support 3 de palier dans la partie statorique 4. En raison de l'aspect de type cage, cette liaison élastique est également désignée "cage d'écureuil". A un écartement axial des éléments élastiques 5, le support 3 de palier est disposé dans un tronçon cylindrique creux de la partie statorique 4, et forme35 avec cette dernière une fente d'huile 6 pouvant être alimentée en pression sur la circonférence de la surface d'enveloppe du support 3 de palier de longueur L. La largeur radiale de cette fente est comprise entre 150 et 250 gm. Le film d'huile se formant dans la fente d'huile 6 en cours de fonctionnement assure d'une part un amortissement des oscillations de l'arbre de rotor 1, et décale d'autre part la vitesse de rotation de résonance hors de la plage de la vitesse de rotation de fonctionnement. On assure en outre une séparation10 thermique entre le rotor 1 et la partie statorique 4, car un débit d'huile est maintenu en permanence par l'intermédiaire d'un perçage d'amenée 7 d'huile et de perçages d'évacuation 8a et 8b d'huile prévus à chaque extrémité de la fente d'huile 6. La longueur axiale L est15 définie par deux bagues d'étanchéité 10 écartées l'une de l'autre, qui sont disposées dans des gorges annulaires 9. Les deux bagues d'étanchéité 10 assurent l'étanchéité de la fente d'huile 6 par le fait que les bagues d'étanchéité 10 de type segment de piston s'appliquent de20 façon étanche contre la partie statorique 4 d'une part, et d'autre part contre l'épaulement radial 11 de la gorge annulaire 9. Les gorges annulaires 9 formées sur la circonférence du support 3 de palier sont respectivement munies d'un perçage d'évacuation 8a ou 8b d'huile au25 niveau de leur fond situé radialement à l'intérieur. Du côté de l'entrée, l'alimentation d'huile est effectuée par l'intermédiaire du perçage d'amenée 7 d'huile qui débouche à mi-longueur dans la fente d'huile 6 entre les gorges annulaires 9. Une gorge circonférentielle 13 pratiquée dans le support 3 de palier est située en face de l'arrivée 12 du perçage d'amenée 7 d'huile, de sorte que l'huile peut être distribuée à partir du perçage d'amenée 7 d'huile sur l'ensemble de la circonférence de la fente d'huile 6.35 L'avantage de la disposition centrale du perçage d'amenée 7 d'huile réside dans le fait qu'une répartition statique de la pression s'instaure de façon homogène, presque constante, dans la fente d'huile 6 des deux côtés du perçage d'amenée 7 d'huile. Si, pour des raisons de 5 conception, une répartition de pression dissymétrique est souhaitée en ce qui concerne la répartition dynamique de la pression, il peut également être opportun de disposer le perçage d'amenée 7 d'huile de façon excentrée, de sorte qu'il soit par exemple possible de réagir à une10 position excentrée du rotor 1. Les perçages d'amenée 7 et d'évacuation 8a, 8b d'huile, qui sont représentés sur la même section de circonférence pour simplifier le dessin, sont en réalité disposés de telle sorte que les perçages d'évacuation 8a et 8b d'huile soient situés15 diamétralement à l'opposé du perçage d'amenée 7 d'huile, de sorte qu'il existe un écartement circonférentiel de 1800. De fait on assure qu'un film d'huile aussi homogène que possible puisse se former sur l'ensemble de la circonférence et sur la totalité de la longueur axiale.20 La formation de rétrécissements 14b, c dans les perçages d'évacuation 8a et 8b d'huile est déterminante pour le débit d'huile dans la fente d'huile 6, et par conséquent pour son effet d'amortissement. Ces rétrécissements 14b, 14c débouchent directement dans les25 gorges annulaires 9. Un rétrécissement 14a est en outre également prévu dans le perçage d'amenée 7 d'huile, de sorte que la fuite reste limitée dans le cas d'un défaut d'étanchéité dans la fente d'huile 6. La longueur et la section de passage ou le diamètre représentatif dA ou dE30 des rétrécissements 14a, 14b,14c sont en l'occurrence adaptés entre eux de telle sorte que les perçages d'évacuation, 8a et 8b d'huile aient un effet d'étranglement. Le diamètre dA du rétrécissement 14a est en l'occurrence au moins égal à e7 fois celui des35 rétrécissements 14b,14c dans les perçages d'évacuation 8a 7 ou 8b d'huile. Lors de la conception du dispositif selon l'invention, le débit d'huile peut être défini par variation des rétrécissements 14b et 14c, de sorte que l'on peut réaliser la longueur hors tout L en maintenant5 le même amortissement, ou alors différents degrés d'amortissement en maintenant la même longueur hors tout L. Afin d'assurer une définition précise d'amortissement et de débit, les perçages 7, 8a et 8b débouchent avec leurs rétrécissements 14a,14b,14c directement dans la10 fente d'huile 6 ou dans les gorges annulaires 9. De plus, la longueur 1E du rétrécissement des perçages d'évacuation 8a,8b d'huile est limitée au maximum au triple du diamètre dE. Pour limiter l'influence sur le comportement d'amortissement de la fente axiale 15 se15 formant entre les bagues d'étanchéité 10 et les gorges annulaires 9, la largeur axiale a de cette fente est comprise entre 50% et 75% et par exemple correspond à environ 60 % du diamètre dE des perçages d'évacuation 8a,8b d'huile. Bien que l'invention ait été particulièrement montrée et décrite en se référant à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il sera compris aisément par les personnes expérimentées dans cette technique que des modifications dans la forme et dans des détails25 peuvent être effectuées sans sortir de l'esprit ni du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné au logement anti- oscillatoire d'un rotor (1), qui est logé dans une partie statorique (4) par l'intermédiaire d'un palier (2) de rotor, d'un support (3) de palier concentrique à l'axe qui entoure le palier (2) de rotor de façon annulaire, et par l'intermédiaire d'éléments élastiques (5), une fente d'huile (6) pouvant être alimentée en pression étant formée entre la partie statorique (4) et le support (3) de palier, laquelle est délimitée et étanchée par des bagues d'étanchéité (10) écartées axialement l'une de l'autre, et un perçage d'amenée (7) d'huile étant prévu du côté du stator, qui débouche axialement entre les15 bagues d'étanchéité (10) dans la fente d'huile (6), l'huile s'écoulant par l'intermédiaire de perçages d'évacuation (8a, b) d'huile pratiqués dans la zone des bagues d'étanchéité (10), caractérisé en ce que les perçages d'évacuation (8a, 8b) d'huile comportent des20 rétrécissements (14b, c) dans la zone des bagues d'étanchéité (10), dont la section de passage et la longueur (1E) sont adaptées à la section de passage du perçage d'amenée (7) d'huile de telle sorte que les perçages d'évacuation (8a, 8b) d'huile aient un effet25 d'étranglement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le perçage d'amenée (7) d'huile débouche dans la fente d'huile (6) sensiblement à mi- longueur axiale (L) entre les perçages d'évacuation30 (8a, b) d'huile. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux bagues d'étanchéité (10) sont disposées dans des gorges annulaires (9), et en ce que les perçages d'évacuation (8a, b) d'huile sont35 pratiqués dans les gorges annulaires (9). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les rétrécissements (14b, c) des perçages d'évacuation (8a, 8b) d'huile débouchent directement dans les gorges annulaires (9).5 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un perçage d'évacuation (8a, b) d'huile est prévu pour chaque extrémité de la fente d'huile, et est situé diamétralement à l'opposé du perçage d'amenée (7)10 d'huile. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le perçage d'amenée (7) d'huile comporte également un rétrécissement (14a), dont le diamètre (dA) est au moins15 1,7 fois supérieur à celui (dE)du rétrécissement (14b, 14c) des perçages d'évacuation (8a,8b) d'huile. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur (1E) du rétrécissement (14b,14c) des perçages20 d'évacuation (8a,8b) d'huile est au maximum égale au triple du diamètre (dE). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le perçage d'amenée (7) d'huile débouche dans une gorge25 circonférentielle (13) pratiquée dans le support (3) de palier. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bagues d'étanchéité (10) forment respectivement avec les30 gorges annulaires (9) une fente axiale (15), dont la longueur axiale (a) est comprise entre 50 % et 75 % du diamètre (dE), des perçages d'évacuation (8a,8b) d'huile.