Brevet FR2769951A1 — publié le 19990423

La présente invention concerne un turbocompresseur avec une turbine à gaz et un compresseur, dont la roue de turbine et la roue de compresseur sont disposées sur un rotor de turbine, lequel est logé de façon axiale au moyen d'un palier-guide, le palier-guide contenant un palier- guide fixe et des bagues de roulement disposées sur le rotor de turbine des deux côtés du palier-guide ainsi qu'une douille d'écartement située entre les bagues de roulement, une chambre à huile conduisant aux surfaces entre le palier-guide fixe et les bagues de roulement, étant disposée également entre le palier-guide fixe et la douille d'écartement. La figure 4 représente un turbocompresseur conforme à l'état général de la technique. Un turbocompresseur de ce type contient une turbine à gaz et un compresseur. La roue de turbine de la turbine à gaz et la roue à aubes du compresseur sont disposées sur un rotor de turbine. Le rotor de turbine est logé dans un sens radial au moyen des paliers, tandis que le palier-guide reçoit les forces axiales. Le palier-guide est partiellement représenté de façon agrandie comme détail V sur la figure 5. Il contient le palier-guide fixe fixé sur le carter du turbocompresseur et les bagues de roulement, disposées sur le rotor de turbine des deux côtés de ce palier-guide. L'entraînement rotatif des bagues de roulement, avec le rotor de turbine s'effectue par l'intermédiaire d'un ressort d'ajustage. Au moyen d'une douille d'écartement, les bagues de roulement sont maintenues à une distance qui est supérieure du jeu axial à la largeur du palier-guide fixe. Le jeu axial est habituellement de quelques dixièmes de millimètre. Entre la douille d'écartement et un alésage du palier-guide fixe est disposée une chambre à huile, qui aboutit aux surfaces entre le palierguide fixe et les bagues de roulement. Les surfaces sont les surfaces d'appui, qui reçoivent les forces axiales du rotor de turbine. De l'huile de graissage est amenée à la chambre à huile par des alésages. Sur les turbocompresseurs, il se produit à régime élevé une inversion de la poussée d'axe, de sorte que les surfaces servent de surfaces d'appui en fonction de l'état de service. Les deux côtés contenant les surfaces du palier-guide fixe doivent donc être alimentés avec de l'huile de graissage. Cependant, comme une fente provenant du jeu axial s apparaît en fonction de la direction de la force axiale du rotor de turbine du côté non sollicité du palier-guide fixe, sur les surfaces dans le cas de service présenté sur la figure 5, l'huile de graissage peut s'échapper librement par cette fente. Ceci entraîne un débit d'huile élevé, alors même que l'arrivée d'huile aux surfaces sollicitées (les surfaces dans le cas présent) est limitée, ceci entraînant des pertes de frottement élevées. L'objet de l'invention est d'optimiser la lubrification dans le cas d'un turbocompresseur sur le palier-guide du rotor de turbine avec une consommation économique d'huile de graissage. Selon l'invention, le problème est résolu avec un turbocompresseur de ce type selon lequel la chambre à huile contient une chambre d'arrivée incluse entre une collerette de la douille d'écartement et le palierguide fixe, laquelle chambre est limitée d'une part par un point d'étranglement de la collerette par rapport à la partie de la chambre à huile conduisant à la surface non sollicitée du palier-guide fixe et d'autre part par une fente de passage de la collerette par rapport à la partie de chambre à huile aboutissant à la surface sollicitée du palierguide fixe, la fente de passage pouvant être largement fermée lors d'un déplacement axial du rotor de turbine dans le cadre du jeu axial (s) et le point d'étranglement pouvant être ouvert. Grâce au point d'étranglement de la chambre d'arrivée à la surface non sollicitée du palier-guide fixe, on réduit un écoulement de l'huile de graissage sur la fente due au jeu axial, donc du côté non sollicité du palier-guide fixe. De ce fait, l'huile de graissage amenée au palier-guide est dirigée en grande partie vers le côté sollicité. Avec un faible débit d'huile, on obtient ainsi une bonne lubrification des surfaces sollicitées du palier-guide. L'arrivée de l'huile de graissage aux surfaces sollicitées en fonction du sens de poussée axiale et l'étranglement avec la fente qui apparaît s'accompagnent alors automatiquement du changement d'appui du rotor de turbine, qui intervient lors d'une inversion de la poussée axiale, sur le palier-guide fixe. Une bonne lubrification de la surface sollicitée du palier-guide améliore le rendement du turbocompresseur tout en réduisant les températures des gaz brûlés. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description. La présente invention sera expliquée plus en détail ci-dessous sur quelques exemples de réalisation. Sur les dessins correspondants, on a une représentation schématique suivante en coupe: la figure 1 est une représentation partielle d'un palier-guide, la figure 2 est une autre variante de la figure 1, la figure 3 une autre variante de la figure 1, la figure 4 un turbocompresseur selon l'état actuel de la technique, la figure 5 représente le détail V selon la figure 4 (état actuel de la technique). Le palier-guide 8.1 représenté sur la figure 1 coïncide en ce qui concerne quelques composants avec le palier-guide 8 représenté sur la figure 5, raison pour laquelle on utilise les mêmes références, pour des raisons de simplicité, pour cet exemple de réalisation et les exemples suivants pour les composants identiques. Les composants différents sont accompagnés d'un indice, par exemple "1". Le palier-guide 8.1 représenté contient le palier-guide 9.1 fixe, auquel sont attribuées des deux côtés les bagues de roulement 10, 11 disposées sur le rotor de turbine 5. Au sujet de la bague de roulement 11, on doit encore faire observer que celle-ci agit également comme une bague à labyrinthe et qu'elle contient un labyrinthe comme partie d'un joint à labyrinthe pour l'étanchéité de la chambre de compression. Comme pour le palier-guide 8 selon la figure 5, les bagues de roulement , 11 sont reliées au rotor de turbine 5 au moyen d'un ressort d'ajustage 12 dans une liaison de couple avec conjugaison de forme. Les surfaces 16, 17, qui servent de surfaces d'appui en fonction de la direction de la force axiale du rotor de turbine 5, sont disposées également entre les bagues de roulement 10, 11 et le palier-guide 9.1 fixe. A la différence de la figure 5, la chambre à huile 15 se trouvant entre l'alésage 14 et la douille d'écartement 13.1 contient encore une chambre d'arrivée 21.1. La chambre d'arrivée 21.1 est formée avantageusement par une rainure 22.1 périphérique dans le palier-guide 9. 1 fixe et est limitée par une collerette 23.1 de la douille d'écartement 13.1. Avec la position dessinée du rotor de turbine 5, la force axiale agit dans la direction Ri. Dans cette position, les surfaces 16 entre le palier-guide 9.1 fixe et la bague de roulement 10 servent de surfaces d'appui, tandis que la fente 20 de la largeur du jeu axial s apparaît entre la bague de roulement 11 et le palier-guide 9.1 fixe. Un bord de la collerette 23.1 de la douille d'écartement 13.1 forme avec l'alésage 14 un point d'étranglement 24.1, tandis qu'il apparaît une fente de passage 25.1 de la largeur b sur le bord de l'autre côté de la collerette 23.1 par rapport à l'alésage 14. A cet effet, la dimension de la collerette 23.1 dans sa longueur est inférieure de la côte b à la largeur de la rainure 22.1. La cote b est avantageusement égale à la largeur s de la fente 20. L'huile de graissage amenée par les alésages 18 et 19 parvient dans la chambre d'arrivée 21.1 et est bloquée au point d'étranglement 24.1 pour continuer de couler vers la fente 20 et s'écouler par celle-ci. Seule une faible quantité d'huile de fuite parvient par ce chemin, étant donné que, pour des raisons de montage, le diamètre de la collerette 23.1 est légèrement inférieur à l'alésage 14. Ainsi, l'huile de graissage amenée est guidée en grande partie par la fente de passage 25.1 vers les surfaces 16 sollicitées par la force axiale, qui sont ainsi lubrifiées. Lors d'une inversion de la poussée axiale (inversion de la force axiale) du rotor de turbine 5 dans la direction R2, le rotor est déplacé du jeu axial s vers la droite, ce qui entraîne que les surfaces 17 prennent appui et sont sollicitées avec la force axiale et qu'une fente apparaît sur les surfaces 16. Il se forme simultanément le point d'étranglement au niveau de la fente de passage 25.1 ancienne du fait du mouvement vers la droite de la collerette 23.1 qui s'accompagne du déplacement de l'arbre de turbine, et la fente de passage apparaît sur l'ancien point d'étranglement 24.1. Le lubrifiant est alors acheminé vers les surfaces 17 sollicitées, tandis que le chemin menant aux surfaces 16 situées à distance est bloqué. Cette position n'a pas été reportée sur le dessin, car elle est facile à comprendre pour le spécialiste. Le palier-guide 8.2 selon la figure 2 avec les positions rotor de turbine 5, palier-guide 9.2 fixe, bagues de roulement 10, 11, ressort d'ajustage 12, alésage 14, chambre à huile 15 et surfaces 16, 17 ressemble beaucoup au palier-guide 8.1 représenté sur la figure 1. A la différence de celui-ci, la chambre d'arrivée 21.2 de l'huile de graissage est incluse principalement dans une rainure périphérique 26.2 de la douille d'écartement 13.2, et ce dans la zone de sa collerette 23. 2. Les extrémités de la collerette 23.2 doivent être conservées pour former le point d'étranglement 24.2 et la fente de passage 25.2 avec la largeur b. Dans le palier-guide 9.2 fixe, il est prévu également une petite rainure 22.2 périphérique, afin que le lubrifiant amené par les alésages 18 et 19 puisse arriver à la fente de passage 25.2. De là, l'huile circule vers les surfaces 16, qui sont sollicitées dans la direction Ri dessinée de la poussée axiale. Autrement, les conditions sont celles déjà décrites pour la figure 1 lors d'une inversion de la poussée axiale dans la direction R2, et pour cette raison on renonce à donner de nouvelles explications afin d'éviter des répétitions. Le palier-guide 8.3 selon la figure 3 représente un palier-guide 9.3 fixe divisé. Autrement, on retrouve ici aussi les positions rotor de turbine 5, bagues de roulement 10, 11, ressort d'ajustage 12, alésage 14, chambre à huile 15 et surfaces 16, 17. Grâce à la version divisée du palier-guide 9.3 fixe, la douille d'écartement 13.3 peut arriver avec sa collerette 23.3 plus profondément dans une rainure 22.3 de profondeur appropriée, qui loge la chambre d'arrivée 21.3. Les extrémités de la collerette 23.3 forment avec les parois latérales de la rainure 22.3 le point d'étranglement 24.3 et la fente de passage 25.3 de la largeur b. Avec la direction Ri représentée de la force axiale, l'huile de graissage est guidée par les alésages 18 et 19 vers la chambre d'arrivée 21.3 et par la fente de passage 25.3 et la zone côté droit de la chambre à huile 15 vers les surfaces 16 sollicitées. Dans le cas d'une inversion de la poussée axiale dans la direction R2, il apparaît les conditions déjà décrites pour la figure 1, raison pour laquelle on renonce à faire une description répétitive. La chambre d'arrivée peut également être disposée en grande partie en réduisant la profondeur de la rainure 22.3 dans la zone de la collerette 23.3 de la douille d'écartement 13.3. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir de la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Turbocompresseur avec une turbine à gaz et un compresseur, dont la roue de turbine et la roue de compresseur sont disposées sur un rotor de turbine, lequel est logé de façon axiale au moyen d'un palier-guide, le palier-guide contenant un palier-guide fixe et des bagues de roulement disposées sur le rotor de turbine des deux côtés du palier-guide ainsi qu'une douille d'écartement située entre les bagues de roulement, une chambre à huile conduisant aux surfaces entre le palier-guide fixe et les bagues de roulement, étant disposée également entre le palier-guide fixe et la douille d'écartement, caractérisé en ce que la chambre à huile (15) contient une chambre d'arrivée (21.1, 21.2, 21.3) incluse entre une collerette (23.1, 23.2, 23.3) de la douille d'écartement (13. 1, 13.2, 13.3) et le palier-guide (9.1, 9.2, 9.3) fixe, laquelle chambre est limitée d'une part par un point d'étranglement (24.1, 24.2, 24.3) de la collerette (23.1, 23.2, 23.3) par rapport à la partie de la chambre à huile conduisant à la surface (17) non sollicitée du palier-guide (9.1, 9.2, 9.3) fixe et d'autre part par une fente de passage (25.1, 25. 2, 25.3) de la collerette (23.1, 23.2, 23.3) par rapport à la partie de chambre à huile aboutissant à la surface (16) sollicitée du palier-guide (9.1, 9.2, 9.3) fixe, la fente de passage (25.1, 25.2, 25. 3) pouvant être largement fermée lors d'un déplacement axial du rotor de turbine (5) dans le cadre du jeu axial (s) et le point d'étranglement (24.1, 24.2, 24.3) pouvant être ouvert. 2. Turbocompresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur (b) de la fente de passage (25.1, 25.2, 25.3) est dimensionnée à peu près au même niveau que le jeu axial (s) du palier- guide (8.1, 8.2, 8.3). 3. Turbocompresseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la douille d'écartement (13.1, 13.2) peut être passée avec sa collerette (23.1, 23.2) à travers un alésage (14) du palier-guide (9.1, 9.2) fixe. 4. Turbocompresseur selon la revendication, 1 ou 2, caractérisé en ce que le palier-guide (9.3) fixe est divisé et la douille d'écartement (13.3) dépasse avec sa collerette (23.2) dans une rainure (22.3) périphérique du palier-guide (9.3). 5. Turbocompresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la chambre d'arrivée (21.1, 21.3) est réalisée sous la forme d'une rainure (22.1, 22.3) périphérique dans le palier-guide (9.1,9.3) fixe 6. Turbocompresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la chambre d'arrivée (21.2) est réalisée sous la forme d'une rainure (26.2) périphérique dans la collerette (23.2) de la douille d'écartement (13.2).