<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX POMPES A LIQUIDE.
Cette invention se rapporte aux pompes à liquide destinées à être actionnées par des arbres tournant à des vitesses élevées.
L'un des buts de la présente invention est de créer une pompe à liquide pouvant être actionnée directement par un arbre tournant à grande vitesse. L'invention trouve ainsi une application particulière au refoulement de l'huile dans les paliers des arbres de machines à gran- de vitesse, telles que les turbo-compresseurs, mais il est évident qu'el- le n'est pas limitée à ces applications.
Une pompe à liquide suivant la présente invention comprend un organe rotatif présentant une surface annulaire tournée vers l'inté- rieur, un dispositif non rotatif pour appliquer du liquide sur cette'sur- face, et une cuiller non rotative espacée de ce dispositif d'application de liquide pour enlever de la surface annulaire le liquide qui a été en- traîne par celle-ci.
Le dispositif pour appliquer le liquide sur la surface annu- laire de l'organe rotatif peut comprendre un moyen de mesurer le débit du ' liquide appliqué. Ainsi, un refoulement d'huile approximativement unifor- me peut être assuré indépendam,ent de la vitesse à laquelle l'arbre tourne.
La pompe à liquide suivant l'invention ne doit pas être con- fondue avec les prjecteurs d'huile qui sont quelquefois montés sur les ar- bres rotatifs et qui plongent dans un bain d'huile en vue d'emporter une partie de l'huile de ce bain à un niveau supérieur. Ces dispositifs anté- rieurs sont tout à fait insuffisants pour le fonctionnement à grande vites- se, car en cas de marche à très vive allure le projecteur provoque un dé- placement d'air considérable qui transforme l'huile en une écume accompa- gnée d'un échauffement considérable et indésirable, ou bien il produit une dépression dans la surface de l'huile au voisinage du projecteur d'huile, de telle sorte que ce dernier tourne à sec et ne puise. absolument pas d'huile.
<Desc/Clms Page number 2>
Toutefois, suivant une forme d'exécution de la présente invention, le déplacement d'air ou l'aération combinée à la grande vitesse de l'organe rotatif est tourné en avantage, du fait que l'organe rotatif est enfermé dans une enveloppe destinée à recevoir l'excès de liquide et dont la périphé- rie est pourvue d'une ouverture ou autre solution de continuité, la dispo- sition étant telle que pendant le fonctionnement, le déplacement d'air de la face externe de l'organe rotatif entraîne tout excès de liquide et le re- jette hors de l'enveloppe, de telle sorte que les parties externes de l'or- gane rotatif tournent-approximativement à sec, même si l'enveloppe est par- tiellement immergée dans le liquide.
Suivant une disposition, l'enveloppé peut être partiellement immergée dans un réservoir contenant du liquide, l'ou- verture ou autre solution de continuité ménagée dans sa périphérie se trou- vant au-dessus du niveau du liquide dans le réservoir, et le moyen d'appli- quer le liquide sur la surface annulaire de l'organe rotatif tournée vers l'in- térieur peut consister en un passage à travers lequel le liquide peut s'écu- ler par gravité du réservoir sur la surface annulaire de l'organe rotatif.
Lorsque la pompe est employée pour amener de l'huile à un palier d'un arbre tournant à grande vitesse sur lequel l'organe rotatif est monté, un passage peut être ménagé pour permettre l'écoulement de l'huile de la cuiller puiseuse au palier, tandis que l'huile quittant le palier peut re- tourner dans l'enveloppe de l'organe rotatif. Dans ce dispositif, l'huile circule continuellement du réservoir à travers l'orifice de mesurage-à la sur- face annulaire de l'organe rotatif et est entraînée par celui-ci en un point situé au-dessus du niveau de l'huile dans le réservoir, ou elle est puisée par la cuiller fixe. ' Elle s'écoule alors de cette cuiller fixe de haut en bas à travers ce passage vers le palier.
L'huile qui s'écoule de ce dernier, et tout autre excédent d'huile dans l'installation tombe dans l'enveloppe qui entoure l'organe rotatif, après quoi le courant d'air happe cette huile et la projette à travers l'ouverture ou soufre solution de continuité de l'en- veloppe pour la ramener dans le réservoir.
De préférence le volume du réservoir est relativement grand et l'entrée à l'orifice de mesurage à travers lequel l'huile circule du réser- voir à la surface annulaire de l'organe rotatif ne se trouve pas trop au- dessous du niveau de l'huile dans le réservoir. Ainsi l'huile située à la partie inférieure de celle-ci reste relativement calme de telle sorte que les boues ou toutes autres impuretés qui de déposent dans le réservoir n'attei- gnent généralement pas l'organe rotatif et ne sont donc pas mises en circu- lation dans le palier.
Mais comme précisément, des boues ou autres impu- retés peuvent de temps en temps atteindre l'organe rotatif, on peut comme précaution supplémentaire pour empêcher ces impuretés d'atteindre le palier ménager dans la surface annulaire de l'organe rotatif des rainures circon- férentielles dans lesquelles ces impuretés peuvent être recueillies et où elles ne sont pas dérangées par la cuiller.
L'invention peut être mise en pratique de différentes manières, mais on en décrira ci-dessous à titre d'exemple une forme d'exécution parti- culière dans son application à des pompes à huile pour les paliers de l'ar- bre d'un turbo-compresseur de suralimentation, en se référant aux dessins an- nexés, dans lesquels:
Fig. 1 est une coupe verticale longitudinale du turbo-compres- seur.
Fig. 2 est une vue fragmentaire à plus grande échelle montrant la disposition de l'un des paliers de l'arbre et la pompe à huile conjugée ainsi que d'autres parties,
Figs. 3, 4 et-5 sont des vues de pièces individuelles de la pom- pe à huile suivant la Fig. 2.
Le turbo-compresseur de suralimentation représenté sur la Fig. 1 consiste en une roue de turbine à courant axial à simple étage 10 actionnant un compresseur centrifuge à simple étage 11, cette roue de turbine 10 et le compresseur 11 étant montés tous deux coaxialement sur le même arbre 12. A ses extrémités l'arbre 12 est-supporté dans des pièces moulées 13 et 145 ap-
<Desc/Clms Page number 3>
partenant à l'enveloppe principale du turbo-compresseur, par des roulements à billes semblables, dont un seul est représenté en 15 sur la Fig. 2. La bague de roulement interne 16 de chacun des roulements à billes répose di- rectement sur l'arbre 12, tandis que la bague de roulement externe 17 est portée par une bague de support 18 qui est montée élastiquement dans l'en- veloppe principale.
Un joint à labyrinthe étanche à l'huile 19 est aménagé autour de l'arbre 12, à proximité dé la face interne du roulement à billes 15 et un projecteur d'huile 20, suivi d'un autre joint à labyrinthe 21, est établi du côté de l'extrémité externe du premier joint 19. Ces joints 19 et 21 empêchent les fuites d'huile' le long de l'arbre vers le compresseur @ centrifuge 11 (ou-vers la roue de turbine 10 dans le cas du roulement situé à l'autre extrémité de l'arbre 12), et empêchent aussi l'air et les gaz chauds de s'échapper le long de l'arbre 12.
On comprendra que ces roulement à billes de tourillons travail- lent dans des conditions plutôt défavorables, étant donné que la chaleur peut être transmise facilement par conduction, de la roue de turbine 10 le long de l'arbre 12 aux bagues de roulement internes, et qu'en outre l'arbre tourne à des vitesses très élevées.-
On a constaté que pour assurer un fonctionnement irréprochable et une longue durée des paliers il faut apporter des soins considérables à leur lubrification; par exemple, il est désirable qu'une quantité suffisan- te d'huile soit envoyée à travers chaque palier pour évacuer l'excédent de chaleur, mais d'autre part, il n'est pas désirable d'amener une quantité ex- cessive d'huile aux paliers.
En outre, l'huile qui arrive aux paliers doit être propre et ne peut pas contenir.des boues ou d'autres impuretés.
La présente invention procure un système de lubrification qui remplit ces conditions. Le système de lubrification est identique pour cha- que palier, de telle sorte qu'on se bornera à en décrire un seul en détail en se référant à la Fig. 2, à savoir celui qui, sur les dessins, se trouve du côté de l'extrémité de gauche de l'arbre 12.
La pièce d'extrémité en acier moulé 13 de l'enveloppe principale qui renferme le palier à billes 15, s'évase en forme de cloche au-delà du palier en 22, et cette partie évasée est fermée par une paroi d'extrémité amovible 23. La partie inférieure de la cloche 22 constitue un réservoir d'huile de volume relativement grand. Un verre transparent 24 placé dans la paroi d'extrémité 23 pour permettre de surveiller le niveau de l'huile dans le réservoir, et un orifice de remplissage 25 permet d'ajouter de l'hui- le dans ce réservoir de manière à y maintenir l'huile au niveau désiré. La paroi d'extrémité 23 est également pourvue d'un bouchon de vidange 26 et d'une ouverture d'aspiration 27.
Une enveloppe auxiliaire 28 (représentée d'une manière plus dé- taillée sur la Fig. 3), de section transversale circulaire, est fixée à l'in- térieur de la partie en forme de cloche de l'enveloppe. Sur la face avant de cette enveloppe auxiliaire est fixée une plaque de fermeture 29, qui délimite à l'intérieur de l'enveloppe une chambre annulaire dont la partie inférieure constitue ce qu'on peut appeler le réservoir auxiliaire 30.
Une ouverture 31 est ménagée dans la paroi arrière plane de l'enveloppe auxiliai- re en un point situé un peu au-dessous du niveau de l'huile dans le réser- voir principal, et sur cette ouverture est raccordé un godet 32 pourvu d'un orifice de mesurage 33. 'L'huile circule ainsi du réservoir principal au ré- servoir auxiliaire 30 par l'orifice de mesurage 33, aussi longtemps que le niveau de l'huile dans le réservoir principal est maintenu au-dessus de 1'o- rifice 31.
A l'extrémité de l'arbre 12 du turbo-compresseur de suralimenta- tion et à l'intérieur de l'enveloppe auxiliaire 28 est fixé un disque ou une roue 34 qui présente sur sa périphérie un rebord approximativement cylindri- que 35 concentrique à l'arbre 12 et s'étendant vers le centre du turbo-com- presseur. La surface annulaire interne de ce rebord 35 présente une ou plu- sieurs rainures circonférentielles 36 relativement peu profondes. Le diamètre externe total de la roue 34 n'est que légèrement inférieur au diamètre interne
<Desc/Clms Page number 4>
de l'enveloppe auxiliaire 28, de telle sorte que le jeu entre la roue et l'enveloppe est relativement faible sur toute sa périphérie.
En son point le plus bas, le rebord 35 passe entre le point le plus bas de l'enveloppe auxiliaire 28 et le godet 32. Ainsi, l'huile sor- tant de l'orifice de mesurage 33 tombe sur la surface annulaire rainurée de la roue 34, tournée vers l'intérieur. Comme le montre mieux la Fig. 3, une ouverture 37 est ménagée en un point légèremenc. au-dessus du niveau de l'axe de l'arbre dans la paroi circonférentielle de l'enveloppe auxiliaire qui est contiguë à la face ascendante de la roue 34. Lorsque le turbo-compresseur tourne, l'huile est projetée de la périphérie externe de la roue 34, à tra- vers l'ouverture 37 et après avoir dissipé son énergie contre les parois de la partie en forme de cloche 22 de la pièce coulée d'extrémité elle re- vient au réservoir-principal.
La paroi arrière plane de l'enveloppe auxiliaire 28 est aussi -pourvue d'ouvertures 38 qui communiquent avec l'intérieur du réservoir 22 de la pièce 13 en un point situé bien au-dessus du niveau de l'huile qui y est contenue, pour équilibrer les pressions à l'intérieur et à l'extérieur de l'enveloppe auxiliaire 28.
A la paroi arrière plane de l'enveloppe auxiliaire 28 est fixé un organe annulaire 40 (représenté sur les Figs. 4 et 5) qui porte près de son point le plus élevé une cuiller 41 dont le.bord avant 42 se trouve à proximité immédiate de la surgace annulaire interne de la roue 34. Un pas- sage 43, ménagé juste au-dessous du bord avant 42 de la cuiller 42, commu- nique par les passages 44 et 45 formés dans l'enveloppe auxiliaire 28 et la pièce 13, respectivement; avec la partie interne du roulement à billes 15.
L'huile qui atteint ce coté du roulement s'écoule alors à travers ce der- nier dans une direction axiale vers l'extérieur, et en sortant de l'autre côté elle revient dans l'enveloppe annulaire 28 par l'alésage 46 de la pa- roi arrière plane de cette enveloppe.
En service, le système de lubrification fonctionne comme suit : Lorsque le turbo-compresseur ne tourne pas, l'huile du réservoir principal se trouve au même niveau que celle du réservoir auxiliaire 30, et il n'y a que peu d'huile, sinon pas d'huile du tout, dans les autres parties de l'in- stallation. Aussi-tôt que le turbo-compresseur est mis en marche et que l'arbre 12 commence à tourner, la roue 34 tourne aussi et entraîne avec elle une certaine quantité d'huile du réservoir auxiliaire 30 sur sa surface annu- laire interne ainsi que sur sa périphérie externe. L'huile de la périphérie externe en sera rejetée par la force centrifuge et s'échappera tôt ou tard à travers couverture 37 de l'enveloppe auxiliaire 28 dans le réservoir prin- cipal.
Toutefois, la force centrifuge augmentera l'effort de friction en- tre l'huile et la surface annulaire interne de la roue 34 et une partie au moins de cette huile sera entraînée au point le plus élevé de la roue, où elle sera enlevée par la cuiller 41 Une partie de cette huile emportée par la cuiller s'échappera par les passages 43, 44 et 45 et passera ainsi à travers le roulement à billes 15 qu'elle lubrifiera, pour revenir ensuite dans le réservoir auxiliaire 30.
Toutefois, comme la roue 34 tourne et entraîne dans son mouvement une certaine quantité d'huile de la pompe auxiliaire, le niveau de l'huile descendra dans le réservoir auxiliaire. L'huile commencera par conséquent à s'écouler du réservoir principal dans le réservoir auxiliaire 30 par l'ori- fice de mesurage 33 du godet 32.
Au bout de quelques instants de marche, un état d'équilibre s'établira au cours duquel une quantité approximativement constante d'huile passera à travers l'orifice de mesurage 33pour se rendre sur la surface annulaire interne de la roue 34 d'où elle sera enlevée par la cuiller et envoyée à travers le roulement 15 pour revenir au réservoir au- xiliaire 30, d'où elle sera emportée par le courant d'air provoqué par la périphérie externe de la roue pour être projetée finalement à travers l'ou- verture 37 et être ramenée dans le réservoir principal.
Les boues et autres impuretés qui peuvent se trouver dans l'huile du réservoir auxiliaire 30 sont.susceptibles d'être entraînées par le courant
<Desc/Clms Page number 5>
d'air de la périphérie externe de la roue et d'être projetées dans le réser- voir principal, où elles se déposent au fond. Ces impuretés ne sont en gé- néral pas ramenées dans le réservoir auxiliaire 30, car l'huile qui s'écoule du réservoir principal dans le réservoir auxiliaire est celle qui se trouve juste en-dessous de la surface de l'huile dans le réservoir principal. Si ces impuretés devaient parvenir sur la surface annulaire interne de la roue 34, la force centrifuge les chasserait dans les rainures circonférentielles 36 en dehors de la trajectoire de la cuiller, de telle sorte qu'elles n'en- treraient pas dans le palier 15.
L'huile qui parvient à fuir le long de l'arbre 12 audelà du joint 21 est projetée par le projecteur d'huile 20 entre les joints 21 et 19 et re- tourne au réservoir principal par un passage 47 ménagé dans ce but dans la' pièce 13.
La pompe à huile décrite fonctionne efficacement non seulement lorsque le turbo-compre.sseur se trouve dans une position normale, mais aus- si lorsqu'il est basculé autour de son axe d'un angle considérable, par exem- ple de 15 ou même davantage d'un côté ou de l'autre de sa position normale.
REVENDICATIONS
EMI5.1
----------------------------
1 Pompe à liquide à grande vitesse, caractérisée en ce qu'elle comporte un organe entraîné rotatif présentant une surface annulaire tournée vers l'intérieur, un dispositif non rotatif pour appliquer un liquide sur cette surface, une cuiller non rotative espacée circonférentiellement du dis- positif servant à appliquer le liquide, pour enlever de la surface annulaire le liquide entraîné par celle-ci.