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Soufflante ou pompe entraînée par turbine.
La présente invention concerne une soufflante ou une pompe entraînée par turbine, par exemple pour l'alimentation de moteur à combustion interne et analogue, du type compre- nant un rotor de turbine monté libre dans ses paliers, spé- cialement pour l'arbre des turbines dirigé verticalement vers le haut et dont le palier fixe fait saillie au moins en partie dans la pièce de nioyeu du rotor de turbine.
Elle est caractérisée par ce que, dans la pièce qui fait saillie hors du palier dans la pièce de moyeu, est prévu un canal collecteur d'huile disposé autour de l'arbre à une certaine distance, canal qui collecte l'huile sortant des paliers.
L'invention a pour but., dans le cas de soufflantes ou pompes à axe vertical vers le haut avec rotor de tur- bine monte à son extrémité inférieure, de rasse bler l'huile
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de graissage qui sort des paliers en un point d' où elle s'échappe à l'extérieur sous l'effet de la gravité. La dis- position des canaux d'évacuation d'huile et d'évent peut être -également prévue de telle sorte que ceux-ci soient uti- lisables aussi dans le cas où l'arbre s'étend vers le haut ou vers le bas, horizontal, oblique ou vertical, à partir 'du rotor de turbine, les pièces restant dans chaque cas identi- ques et de même forme.
Du canal collecteur d'huile, peuvent être prévues des conduites d'évacuation inclinées vers le bas sur l'hori- zontale, de telle sorte que, dans le cas d'arbre vertical s'étendant du bas vers lelhaut, l'huile s'écoule à l'exté- rieur par gravité. Les conduites ou canaux d'évacuation vers l'extérieur peuvent débouqher dans une chambre, par exemple annulaire, qui est disposée près du carter collecteur d'air de la soufflante et sur la face intérieure de celui-ci, et d'où partent des canalisations vers l'éxtérieur. Dans le cas d'un arbre horizontal des canaux d'évent peuvent partir du coté supérieur de cette chambre. Du canal collecteur d'hui-. le peut partir au moins une canalisation dirigée axialement.
Dans le cas d'un arbre s''étendant verticalement de bas en haut à partir de la turbine, cette oanalisation peut servir de canal d'évent, tandis que, dans le cas d'un arbre hori- zontal ou dirigé de haut en bas, auquel cas le carter de la soufflante est disposé au-dessous du carter de turbines, ces canalisations axiales peuvent servir à évacuer l'huile sor- tant des paliers.
Le moyeu de rotor avec son prolongement jusqu'au trop plein d'huile peut également être percé jusqu'à ce der- @ nier cylindriquement ou conique avec un diamètre allant en croissant progressivement ou par paliers jusqu'au trop plein d'huile de telle sorte que l'huile de refroidissement et de graissage qui s'y écoule soit entraînée par la force centri- fuge croissante par exemple vers le haut et jusqu'au trop
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plein sans qu'une pression soit exercée par exemple en pro- venance des paliers.
La prévision de l'espace de joint peut être telle, et les dimensions des conduites d'amenée d'huile et la pres- sion être choisies telles, que pendant la marche l'espace de joint ne soit jamais complètement rempli par l'huile éva- cuée. Grâce à cela on évite un frottement du cylindre d'hui- le ascendant contre la pièce de palier fixe. Il en résulte également des forces de frottement plus faibles de l'huile sur les pièces fixes de palier et l'écoulement de l'huile en est facilitée, spécialement là où de lair peut pénétrer dans le joint intérieur ainsi formé.
Avec une telle conformation, il est avantageux que la face extérieure du moyeu de soufflante face à la pièce fixe de palier présente un joint d'étanchéité à labyrinthe pour l'huile se trouvant dans le canal collecteur. Ce joint peut alors être isolé par exemple par un perçaga ou une ca- nalisation portant du collecteur de pression de la soufflan- te et formant joint d'air contre le passage de l'huile'dans la soufflante. Le moyeu de soufflante entourant le palier fixe peut s'étendre jusqu'au débouché dans le canal collec- teur d'huile.
Ce canal peut être disposé de telle sorte que les canalisations qui en partent et qui sont au moins en partie inclinées sur l'horizontale, traversent soit au-des- sus soit au-dessous du canal de pression d'air de la souf- flante ou d'eau de la pompe.
Dans une réalisation comportant plusieurs canalisa- tions passât au-,dessus de la chambre de pression de la
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machine, le c,na1 coll t:C 3:.# d'huile peut être décalé en ,direction ,xi 1: '18,1':8 la j,14ce cent:ale de carter, assez loin ':,::::'0 l'ext.h:'ÍY.lr pour que, si l'axe a.-.;t Vt:.rt:L0:;] , on disposa ài 1 yen'Cr> suffisance pour l3 sortie de l'huile.
L'invention. -)'étend 8s1c2en aux caractéristiques r:':;L1!t':l!; i'- li description ci.-a;>ré n '.:t do;:) dessina Hnnexéa.
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La description se rapporte à divers modes de réalisation de l'invention représentée aux dessins dans lesquels :
La figure 1 montre une coupe'assole à travers les deux rotors qui sont montés libres au moyen- d'un arbre verti- cal dirige de bas en haut, coupe par I-I de la figure 2.
La figure 2 est une coupe par II-II de la figure 1.
La figure; 3 est une coupe- axiale conforme à la dis- position de la figure 1, dans laquelle les canalisations qui partent du canal collecteur d'huile passent au-dessus d'un secteur du canal de pression de la soufflante pour se rendre directement aux raccords extérieurs.
La figure 4 montre une coupe axiale à travers les deux rotors dans le cas, analogue à la figure 1, d'un arbre vertical s'étendant de haut en bas c'est-à-dire où le carter de turbine est au-dessus du carter de soufflante.
La figure 5 montre une coupe axiale dans le cas d'ar- bre horizontal.
La figure 6 montre une coupe axiale dans le cas d'une pièce centrale de carter comportant un cana collecteur d'hui- le décalé axialementvers l'extérieur.
Dans la figure 1 on voit le rotor, de turbine 1 et le rotor de soufflante 2, le palier fixe'3 partiellement sail- lant dans la pièce de moyeu du rotor de'soufflante, le rao- cord 3a pour l'arrivée d'huile, les canaux de graissage 4 dans le palier fixe 3 qui conduisent l'huile aux paliers 13 et 14. La pièce fixe de palier 3 est fixée sur la pièce centra @ le de carter 5. Le canal d'air comprimé 6 de la soufflante s'enroule hélicoïdalement. Entre la pièce de carter 5 et le .canal de pression 6 sont prévues des nervures radiales 7.
L'huile de graissage coule de l'entrée 3a vers le bas jusqu'aux paliers 13 et 14 de l'arbre 8. Le moyeu du rotor de soufflante peut être claveté en 9 sur une extrémité de l'arbre auquel cas celui-ci est constitué en corps de révolution 8a. La liaison du rotor de turbine avec l'arbre est,
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.u7:Lé.'e:. :'::::,Ü1.Cll:t.i.e '-.1 û ëa r:é, ... ..t,...l '*C ' ... .. 13.:15 ce J.J' nier. Peur s'opposer au déplacement f .' d-f' rotation et assurer le centrage, des mesures spéciales sont prises. Le mode de fixation des paliers et des rotors ne constitue pas en soi l'objet de la présente invention.
La douille de butée 11 applique, lorsqu'on serre l'é- crou 10a, la bague de palier 12 contre'un épaulement de l'arbre 8. L'huile qui s'échappe des paliers 13 et 14 est projetée contre la chambre annulaire 15 réservée entre le palier fixe 3 et la paroi du moyeu de soufflante et elle est entraînée vers le haut en direction axiale jusqu'à ce qu'elle parvienne dans le collecteur de trop plein d'huile
16. A partir de ce canal collecteur 16 l'espace de joint annulaire 15 présente un diamètre progressivement décroissant.
La partie inférieure en 15a est conique et prend ensuite la forme d'une pièce de fond 15b en forme de disque. La paroi , du moyeu de soufflante s'étend jusqu'au point de trop plein
16' dans le collecteur 16 où l'huile venant des paliers est projetée vers le haut. Entre la face apparente extérieure, du moyeu de soufflante et la pièce centrale deoarter 5 dans laquelle le collecteur d'huile est inséré est prévu un joint à labyrinthe 17. Pour empêcher que l'huile débordant le col- lecteur 16 ne pénètre dans le labyrinthe, celui-ci est relie par un canal 17a avec le canal d'air sous pression 6 de la soufflante. Pour évacuer l'air de ce système de canaux d'hui- le, sont prévus un ou plusieurs canaux 18 dirigés vers le haut et incorporés dans la pièce fixe de palier 3.
L'huile s'éoou- le hors du collecteur à trop plein 16 dans des canaux 19 qui sont inclinés vers lebas et elle passe à l'extérieur.
D'après le dispositif représente figure 1 les canaux sont constitués par des perçages ou des évidements dans des nervures 7. En outre ces canaux débouchent dans un canal annulaire 20 prévu dans le carter de soufflants et qui est applique contre la face intérieure de la paro' du cati-il héli- coïdal de pression 6.
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ifozs d'i c,#:ia,1 al1nu..-j ;;;,,: l a ;J.E - -,,;;,113 dans la direction horizontale à travers' des canaux 21 pour se raccor- der en 21a à la conduite d'huile extérieure à la machine, Le ou les canaux 21 sont dans la paroi de carter inférieure du canal de pression 6.
La figure 2 montre en plan les nervures 7 qui relient le canal de pression 6 à la pièce centrale de carter 5. En 6a sont représentées les sorties des canaux de pression dans le canal de pression hélicoïdal 6. te canal annulaire 20 qui est appliqué contre la face intérieure du canal de pression est montré en coupe. La sortie d'huile 21 est dis- posée entre les sorties 6a. Des canaux analogues peuvent être prévus entre deux sorties 6a sur tout le pourtour. Il est également représenté la manière dont le canal collecteur 16 est inséré dans la pièce centrale de carter 5. La fente annulaire 15 qui est formée par la face intérieure du moyeu et le palier fixe et qui contient l'huile qui s'échappe des paliers vers le haut en raison de la rotation est disposée autour de la paroi intérieure du canal collecteur 16.
Des canaux en étoile ou des canalisations 19 disposée dans les nervures 7 et inclinés sur l'axe (figure 1) conduisent l'huile du collecteur 16 vers la chambre annulaire 20. Dans les
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nervures-7a sont prévus des canaux 17a*qui passent sous le canal collecteur d'huile et débouchent dans la chambre annu- laire pour le joint à labyrinthe 17 en vue de former joint d'air 'contre l'entrée d'huile.
La figure 3 montre une réalisation dans laquelle l'arbre est encore dirigé de bas en haut. A la différence de la figure 1, les canalisations 19' qui partent du canal col- lecteur 16 sont disposées au-dessus du canal de pression de la soufflante et seulement sur un secteur détermine au début du canal hélicoïdal de pression 6 là où la section de passage de ce canal est relativement faible. L'évacuation de l'air au système de canaux d'huile et l'amenée d'air de joint au laby-
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r@nthe sont identiques au ces de la @gure 1,
La figure 4 montre les mêmes pièces dans le cas où l'arbre s'étend de haut en bas.
Ici seul est différent l'em- ploi des canaux de sortie d'huile qui par ailleurs sont con- formes à ceux de la figure 1. Ces canaux 19 et 21 et la cham- bre annulaire 20 forment ici les canaux d'évent auxquels sont reliés à l'extérieur de la machine un ou plusieurs tubes d'é- vent 20' dirigés vers le haut. Le canal 18 dirigé axialement qui, dans la figure 1, servait d'évent, est utilisé ici comme canalisation de sortie d'huile.
La figure 5 montre une exécution avec arbre horizon- tal. Les pièces sont analogues à celles de la figure 1. Le canal axial 18 sert ici d'évacuation d'huile comme dans la fi ;ure 4. Parmi les canaux employés dans la figure 4 comme évents, on ne peut utiliser ici que ceux qui sont dirigés vei@ le haut, c'est-à-dire les canaux 19 avec la partie demi-cir- culaire supérieure du compartiment annulaire 20'. Les canaux 19' dirigée vers le bas forment, avec la partie demi-cirou- laire inférieure du compartiment annulaire 20, un réservoir d'huile dans lequel se rassemble l'huile polluée de poids spécifique plus élevé d'où elle peut être enlevée par des bouchons de vidange.
Le figure 6 représente une exécution avec un deuxième canal collecteur 16a qui est décalé vers l'extérieur en ,direction axiale par rapport au canal collecteur 16 précédent.
Dans le cas d'un arbre dirigé de haut en bas, le carter de @ turbine étant au-dessus du'carter de soufflante, comme o'est le cas ici, les canaux 19 raccordés sur la chambre colleotri- ce 16 servent d'évents,. comme dans la figure 4. Les canaux d'évacuaticn 'huile partent alors du deuxième canal collec- teur décalé 16a. Ces canaux sont constitués par des évidements 16b prévus dans les nervures en étoile 7 et par des évidementa qui leur font suite 16c au-dessus du canade pression de la soufflante sur le côté faisant face aux cana:; 21.
Dans le cas
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-l'un 'l,'bre dirige Vera le 1;,;ut i-¯-u 1) 0';' horizontal (li- 7lr-" 5') 1 c:'Jr;... "'0"<> "1- ,""', :. pr.3vu. et las catiaux "1t1' lui ,iare J" "'....... ........... ..... -- . ".......,,¯. ..:-.... \.4,..t..,.. o.J canau,r \.,1- ,;,>i;t r.=.:=.:c3v : lob as. ;5c servent d'éventé. Le canal.col1ec- teur 16 conserve sa fonction de collecteur a'huile comme dans la figure 1.
Grâce à l'invention, on peut prévoir également une fabrication de pièces identiques pouvant servir pour toutes les positions de l'arbre de machine. Notamment l'invention permet, dans le cas d'arbre vertical s'étendant de bas en haut à partir de la turbine, une réalisation particulièrement avantageuse du système de graissage avec ses canalisations d'amenée et de départ, y compris une évacuation d'air simple .et efficace. Il est également montré comment les mêmes avan- tages peuvent être utilisés pour toute autre position de l'arbre, ce qui permet par exemple de modifier le mode de construction de la machine.
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Blower or pump driven by turbine.
The present invention relates to a fan or a turbine driven pump, for example for supplying internal combustion engines and the like, of the type comprising a turbine rotor freely mounted in its bearings, especially for the shaft of the bearings. turbines directed vertically upwards and the fixed bearing protruding at least in part into the core part of the turbine rotor.
It is characterized in that, in the part which protrudes out of the bearing in the hub part, there is provided an oil collecting channel arranged around the shaft at a certain distance, which channel collects the oil leaving the bearings. .
The object of the invention is, in the case of blowers or pumps with an upward vertical axis with a turbine rotor mounted at its lower end, to collect the oil.
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lubricant which exits the bearings at a point from which it escapes to the outside under the effect of gravity. The arrangement of the oil evacuation and vent channels can also be provided so that these can also be used in the case of the shaft extending upwards or downwards. , horizontal, oblique or vertical, from the turbine rotor, the parts remaining in each case identical and of the same shape.
From the oil collecting channel, there may be provided discharge pipes inclined downwards to the horizontal, so that, in the case of a vertical shaft extending from the bottom to the top, the oil will flow out. 'flows out by gravity. The ducts or evacuation channels to the outside can open into a chamber, for example annular, which is arranged near the air collector casing of the fan and on the inside face thereof, and from which flow pipes to the outside. In the case of a horizontal shaft, vent channels can start from the upper side of this chamber. From the oil collecting duct. can leave at least one axially directed pipe.
In the case of a shaft extending vertically from bottom to top from the turbine, this pipe can act as a vent channel, while in the case of a horizontal or top-to-side shaft. bottom, in which case the blower housing is disposed below the turbine housing, these axial pipes can be used to evacuate the oil coming out of the bearings.
The rotor hub with its extension to the oil overflow can also be drilled to the last cylindrically or conical with a diameter progressively or stepwise increasing to the oil overflow of such. so that the cooling and lubricating oil flowing into it is carried away by the increasing centrifugal force, for example upwards and up to too much
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full without any pressure being exerted, for example from the bearings.
The provision of the seal space can be such, and the dimensions of the oil supply lines and the pressure be chosen such, that during operation the seal space is never completely filled with oil. evacuated. This prevents friction of the rising oil cylinder against the fixed bearing part. It also results in lower frictional forces of the oil on the stationary bearing parts and oil flow is facilitated, especially where air can enter the inner seal so formed.
With such a configuration, it is advantageous that the outer face of the fan hub facing the fixed bearing part has a labyrinth seal for the oil in the collecting channel. This seal can then be isolated, for example, by a hole or a duct carrying the pressure manifold of the blower and forming an air seal against the passage of oil in the blower. The blower hub surrounding the fixed bearing can extend to the outlet in the oil collection channel.
This channel can be arranged so that the pipes which start from it and which are at least partly inclined to the horizontal, pass either above or below the air pressure channel of the blower. or water from the pump.
In an embodiment comprising several pipes passing above the pressure chamber of the
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machine, the c, na1 coll t: C 3:. # of oil can be shifted in, direction, xi 1: '18, 1 ': 8 the j, 14th cent: ale of crankcase, far enough':,: ::: '0 the ext.h:' ÍY.lr so that, if the axis a .- .; t Vt: .rt: L0 :;], we have 1 yen'Cr> sufficiency for l3 output oil.
The invention. -) 'extends 8s1c2en to characteristics r:' :; L1! t ': l !; i'- li description ci.-a;> d n '.: t do; :) drew Hnnexéa.
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The description relates to various embodiments of the invention shown in the drawings in which:
Figure 1 shows a section through the two rotors which are mounted free by means of a vertical shaft directed from bottom to top, sectioned by I-I of figure 2.
Figure 2 is a section through II-II of Figure 1.
The figure; 3 is an axial sectional view according to the arrangement of FIG. 1, in which the pipes which leave the oil collecting channel pass over a sector of the pressure channel of the blower to go directly to the fittings exterior.
Figure 4 shows an axial section through the two rotors in the case, similar to Figure 1, of a vertical shaft extending from top to bottom i.e. where the turbine housing is above blower housing.
Figure 5 shows an axial section in the case of a horizontal tree.
FIG. 6 shows an axial section in the case of a central part of the casing comprising an oil collector channel offset axially outwards.
In figure 1 we see the turbine rotor 1 and the fan rotor 2, the fixed bearing 3 partially protruding in the hub part of the blower rotor, the connection 3a for the inlet of oil, the lubrication channels 4 in the fixed bearing 3 which lead the oil to the bearings 13 and 14. The fixed bearing part 3 is fixed to the central part of the housing 5. The compressed air channel 6 of the blower coils helically. Between the housing part 5 and the pressure channel 6 are provided radial ribs 7.
The lubricating oil flows from the inlet 3a downwards to the bearings 13 and 14 of the shaft 8. The hub of the blower rotor can be keyed at 9 on one end of the shaft in which case the latter. is constituted as a body of revolution 8a. The connection of the turbine rotor to the shaft is,
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.u7: Lé.'e :. : '::::, Ü1.Cll: tie' -.1 û ëa r: é, ... ..t, ... l '* C' ... .. 13.:15 this JI deny . Fear of opposing displacement f. ' d-f 'rotation and ensure centering, special measures are taken. The method of fixing the bearings and the rotors does not in itself constitute the subject of the present invention.
When the nut 10a is tightened, the stop sleeve 11 applies the bearing ring 12 against a shoulder of the shaft 8. The oil which escapes from the bearings 13 and 14 is projected against the chamber. ring 15 reserved between the fixed bearing 3 and the wall of the fan hub and is driven upwards in the axial direction until it reaches the overflow oil collector
16. From this collecting channel 16, the annular seal space 15 has a gradually decreasing diameter.
The lower part 15a is conical and then takes the form of a bottom part 15b in the form of a disc. The wall of the blower hub extends to the point of overflow
16 'in the manifold 16 where the oil coming from the bearings is projected upwards. Between the visible outer face of the blower hub and the central part of the oarter 5 in which the oil collector is inserted is a labyrinth seal 17. To prevent oil overflowing the collector 16 from entering the labyrinth , the latter is connected by a channel 17a with the pressurized air channel 6 of the fan. To evacuate the air from this system of oil channels, one or more channels 18 directed upward and incorporated in the fixed bearing part 3 are provided.
The oil flows out of the overflow manifold 16 into channels 19 which are inclined downwards and passes to the outside.
According to the device shown in FIG. 1, the channels are formed by bores or recesses in ribs 7. In addition, these channels open into an annular channel 20 provided in the fan casing and which is applied against the inner face of the wall. 'pressure helical cati-il 6.
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ifozs d'i c, #: ia, 1 al1nu ..- j ;;; ,,: la; JE - - ,, ;;, 113 in the horizontal direction through 'channels 21 to terminate in 21a to the oil pipe outside the machine, the channel or channels 21 are in the lower casing wall of the pressure channel 6.
Figure 2 shows in plan the ribs 7 which connect the pressure channel 6 to the central part of the housing 5. At 6a are shown the outlets of the pressure channels in the helical pressure channel 6. The annular channel 20 which is applied against the inner face of the pressure channel is shown in section. The oil outlet 21 is arranged between the outlets 6a. Similar channels can be provided between two outputs 6a all around. It is also shown the way in which the collector channel 16 is inserted in the central part of the housing 5. The annular slot 15 which is formed by the inner face of the hub and the fixed bearing and which contains the oil which escapes from the bearings. upwards due to rotation is arranged around the inner wall of the collector channel 16.
Star-shaped channels or pipes 19 arranged in the ribs 7 and inclined on the axis (Figure 1) lead the oil from the manifold 16 to the annular chamber 20. In the
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The ribs-7a are provided with channels 17a * which pass under the oil collecting channel and open into the annular chamber for the labyrinth seal 17 to form an air seal against the oil inlet.
FIG. 3 shows an embodiment in which the shaft is still directed from the bottom up. Unlike figure 1, the pipes 19 'which leave from the collector channel 16 are arranged above the pressure channel of the blower and only on one sector determines at the start of the helical pressure channel 6 where the section passage of this channel is relatively low. The air discharge to the oil channel system and the seal air supply to the laby-
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r @ nthe are identical to those in @gure 1,
Figure 4 shows the same parts in the case where the shaft extends from top to bottom.
Here only the use of the oil outlet channels is different, which moreover conform to those of FIG. 1. These channels 19 and 21 and the annular chamber 20 here form the vent channels to which one or more upwardly directed wind tubes 20 'are connected to the outside of the machine. The axially directed channel 18 which, in Figure 1, served as a vent, is used here as an oil outlet pipe.
Figure 5 shows an execution with a horizontal tree. The parts are similar to those of Figure 1. The axial channel 18 serves here as an oil evacuation as in fi; ure 4. Among the channels used in Figure 4 as vents, we can only use here those which are directed upwards, that is to say the channels 19 with the upper semi-circular part of the annular compartment 20 '. The downwardly directed channels 19 'form, together with the lower semi-circular part of the annular compartment 20, an oil reservoir in which the polluted oil of higher specific weight collects from which it can be removed by drain plugs.
FIG. 6 shows an embodiment with a second collecting channel 16a which is offset outwards in the axial direction with respect to the preceding collecting channel 16.
In the case of a shaft directed from top to bottom, with the turbine housing above the blower housing, as is the case here, the channels 19 connected to the collector chamber 16 serve as. vents ,. as in figure 4. The oil evacuation channels then start from the second offset collector channel 16a. These channels are formed by recesses 16b provided in the star ribs 7 and by recesses 16c following them above the pressure channel of the blower on the side facing the channels :; 21.
In the case
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-a 'l,' bre directs Vera on 1;,; ut i-¯-u 1) 0 ';' horizontal (li- 7lr- "5 ') 1 c:' Jr; ..." '0 "<>" 1-, ""',:. pr.3vu. and las catiaux "1t1 'lui, iare J" "' ....... ........... ..... -." ....... ,, ¯ . ..: -.... \ .4, .. t .., .. o.J canau, r \., 1-,;,> i; t r. =.: = .: c3v: lob as. ; 5c serve as stale. The collector channel 16 retains its function as an oil collector as in figure 1.
Thanks to the invention, provision can also be made for the manufacture of identical parts which can be used for all the positions of the machine shaft. In particular, the invention allows, in the case of a vertical shaft extending from bottom to top from the turbine, a particularly advantageous embodiment of the lubrication system with its supply and departure pipes, including an evacuation of simple air. and effective. It is also shown how the same advantages can be used for any other position of the shaft, which makes it possible for example to modify the construction method of the machine.