Dispositif de palier La présente invention a pour objet un dis positif de palier. Elle se rapporte principale ment à un tel dispositif du type comprenant au moins un palier à billes ou à rouleaux et auquel de l'huile de lubrification peut être amenée de manière continue, et pour lequel il est important d'empêcher une fuite d'huile par ses extrémités, ou tout au moins de réduire celle-ci à un minimum.
Le dispositif de palier objet de l'invention est du type comprenant au moins un palier à billes ou à rouleaux, disposé entre une pièce interne et une pièce externe en mouvement de rotation relatif, l'une de ces pièces supportant l'autre, et des moyens d'étanchéité compris entre les pièces interne et externe de chaque côté du palier, formant une chambre annulaire dans laquelle ce dernier est disposé.
Il est ca ractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité sont des joints du type à labyrinthe et en ce qu'il comprend des moyens pour envoyer, à travers un orifice de mesure, de l'huile de lu brification à un débit déterminé dans ladite chambre annulaire, et des moyens pour retirer de manière continue le fluide de cette cham bre à un débit volumétrique supérieur au débit d'amenée d'huile dans la chambre, ce qui tend ainsi à maintenir un courant continu du fluide vers l'intérieur du dispositif, à travers les moyens d'étanchéité, en direction du palier.
Si le fluide présent sur le côté éloigné du palier d'au moins un des moyens d'étanchéité est gazeux, les moyens pour retirer le fluide de la chambre comprennent de préférence une pompe capable de pomper un mélange gaz- liquide.
Il est évident -que l'huile de lubrification peut être envoyée au palier de manière con tinue, au débit volumétrique requis, alors que l'échappement de l'huile de lubrification des extrémités du dispositif de palier, à travers les joints, peut être empêché par une entrée con tinue d'air ou d'un autre gaz à travers les moyens d'étanchéité.
L'huile de lubrification est envoyée de pré férence dans la partie supérieure de la chambre annulaire, tandis que le fluide est retiré à la partie inférieure de cette chambre. Dans une forme d'exécution préférée du dispositif, ce dernier comprend un passage de communica tion ou un organe équivalent entre les espaces situés sur les côtés des moyens d'étanchéité éloignés du palier, dans le but d'égaliser les pressions de ces deux espaces.
Les moyens d'amenée de l'huile de lubri fication à la chambre annulaire sont agencés de préférence de manière à diriger l'huile sous forme d'un ou de plusieurs jets, liquides ou vaporisés, directement sur le palier. La figure unique du dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dis positif objet de l'invention.
Le dispositif représenté comprend un pa lier de support d'un arbre commun à une tur bine et à un compresseur, disposé entre ces deux organes, dans un propulseur d'avion à turbine à gaz. La figure montre une coupe par tielle à travers le palier et les parties adjacen tes du compresseur, le circuit de lubrification étant indiqué de manière schématique.
Le compresseur est du type à courant axial à plusieurs étages et comprend une série de disques rotors 10 portant des aubes, montés sur un arbre 11 supporté à son extrémité avant dans un palier non représenté et à son extré mité arrière dans un dispositif de palier qui est une forme d'exécution de l'objet de l'invention. Les disques rotors portent des aubes 12 consti tuant des anneaux d'aubes rotors, correspondant à des anneaux d'aubes stators 13 disposés en aval de chaque anneau rotor. Le compresseur est agencé pour envoyer de l'air comprimé dans un ou plusieurs passages 14 conduisant à des chambres de combustion faisant partie du moteur à turbine à gaz.
Un disque d'étan chéité 15 est monté sur l'arbre 11 du compres seur, dans une section disposée en aval du dis que à aubes de l'étage à plus haute pression du compresseur, le bord circonférentiel exté rieur du disque 15 formant une jante 16 pré sentant à sa surface extérieure une série de nervures étroites qui s'ajustent avec un faible jeu dans une pièce cylindrique fixe 15 portée par une enveloppe 20 du compresseur,
de ma nière à constituer un joint du type labyrinthe tendant à empêcher une fuite de l'air à haute pression radialement vers l'intérieur du dispo sitif depuis le dernier étage du compresseur_Le disque d'étanchéité 15 présente également sur sa face aval une jante 18 s'étendant axiale- ment, concentrique au disque et présentant à sa surface extérieure une série d'étroites ner vures qui s'ajustent avec un faible jeu dans une autre pièce cylindrique fixe 19 solidaire de l'enveloppe 20, pour constituer un second joint du type labyrinthe destiné à empêcher le passage de l'air à haute pression à l'intérieur du dispositif.
Dans l'enveloppe du compres seur, du côté aval du disque d'étanchéité 15, est prévu un corps de palier 21 de forme géné rale tubulaire, à travers lequel passe l'extrémité adjacente de l'arbre rotor 11, de diamètre no tablement plus faible que le diamètre interne dudit corps. Un manchon cylindrique 22 est étroitement ajusté dans le corps tubulaire 21 et maintenu en position par des boulons 25, son extrémité aval présentant une joue radiale 23 dirigée vers l'intérieur, tandis que l'autre extrémité est filetée intérieurement pour rece voir un anneau de serrage 24 fileté extérieure ment.
Une série de pièces annulaires sont pin cées ensemble entre la joue 23 et l'anneau de serrage 24, le bord circonférentiel extérieur de chacune de ces pièces formant un ajustage étroit dans le trou du manchon 22, ces pièces comprenant dans l'ordre, depuis l'extrémité aval 1. Une première pièce d'étanchéité annulaire 26, du type labyrinthe, présentant une joue dirigée vers l'intérieur portant à son bord interne une jante 27 s'étendant axialement, présentant d'étroites nervures circonféren- tielles internes disposées proches d'une pièce d'étanchéité 28 à surface externe cy lindrique montée sur l'arbre 11.
2. Une seconde pièce d'étanchéité annulaire 29, du type labyrinthe, présentant une joue dirigée vers l'intérieur, portant à son bord interne une jante s'étendant axialement, présentant des nervures circonférentielles internes formant un ajustage étroit avec la surface externe d'une pièce d'étanchéité tubulaire 30 (dite première pièce d'étan chéité tubulaire libre ) montée sur l'arbre 11.
3. Une troisième pièce d'étanchéité annulaire 31, du type labyrinthe, présentant une joue dirigée vers l'intérieur, portant à son bord interne une jante s'étendant axialement et présentant un alésage cylindrique uni, la face interne de cette jante étant disposée proche des bords circonférentiels de ner vures formées sur une partie interne de la première pièce d'étanchéité tubulaire libre 30. 4. Une cage extérieure 32 d'un palier à rou leaux 36.
5. Une quatrième pièce d'étanchéité annulaire 33, présentant une joue s'étendant axiale- ment sur son bord interne, et présentant un alésage cylindrique uni, la face interne de cette joue étant disposée proche des bords de nervures circonférentielles que présente une pièce d'étanchéité 34 portée par l'arbre 11, dite seconde pièce d'étan chéité tubulaire libre .
6. Une pièce d'écartement 35.
Les diverses pièces annulaires qui sont ainsi serrées ensemble entre l'anneau de ser rage fileté 24 et la joue 23 du manchon 22 sont empêchées de tourner relativement les unes aux autres, au moyen de chevilles d'as semblage.
L'arbre 11 du rotor présente une portion d'un diamètre relativement grand présentant des rainures sur lesquelles sont montés les dis ques à aubes 10 et le disque d'étanchéité 15, une portion adjacente 40 de diamètre externe réduit et d'une forme extérieure cylindrique s'étendant depuis le disque d'étanchéité 15 jus qu'à un plan adjacent à l'extrémité aval de la cage 32 du palier à rouleaux, et une portion 41 au delà de ce plan, présentant des rainures et d'un diamètre réduit, dont l'extrémité est filetée pour recevoir un écrou de serrage (non représenté) qui s'appuie sur l'extrémité aval de la pièce d'étanchéité 28. Les éléments sui vants sont fixés sur l'arbre entre l'écrou de ser rage et le disque d'étanchéité 15, en partant de l'extrémité aval 1.
La pièce d'étanchéité 28 décrite plus haut, qui présente des rainures pour engager les rainures de la partie 41 de diamètre réduit de l'arbre 11, la pièce 28 présentant un alésage interne tronconique à son extré mité amont et ayant une surface externe cylindrique qui coopère avec la première pièce d'étanchéité annulaire 26 du type labyrinthe.
2. Un anneau de poussée externe tronconique 42 qui s'engage avec la partie extrême tronconique de l'alésage de la pièce d'étan chéité 28, et qui est rainurée intérieure ment pour s'engager avec les rainures de la partie 41 de diamètre réduit de l'arbre.
3. Une pièce de poussée 43 de forme géné rale tronconique présentant des surfaces terminales planes.
4. Une pièce 44 de support des cages, portée par la partie cylindrique 40 de l'arbre. Cette pièce fait partie intégrale de la pre mière pièce d'étanchéité tubulaire libre 30 qui est disposée dans l'espace compris au tour de la pièce de poussée tronconique 43.
5. Une cage intérieure 45 du palier à rou leaux, montée sur la pièce de support des cages 44.
6. La seconde pièce d'étanchéité tubulaire libre 34 décrite ci-dessus, disposée entre le disque d'étanchéité 15 et l'extrémité ad jacente de la cage intérieure 45 du palier, et qui bute aussi contre un épaulement prévu à la surface externe de l'arbre 11 et présente des rainures circonférentielles ex ternes qui coopèrent avec la quatrième pièce d'étanchéité annulaire 33.
On voit que le palier à rouleaux disposé entre les deux cages 32 et 45 se trouve placé dans une chambre 46 isolée par trois joints successifs du type labyrinthe sur son côté aval et un joint du type labyrinthe sur son côté amont, en plus des deux joints 16 et 18 du type labyrinthe prévus sur le disque d'étan chéité 15. Des chambres 47 et 48, disposées immédiatement sur les côtés externes des deux joints labyrinthes les plus proches du palier, sont reliées à une chambre commune ou com muniquent l'une avec l'autre par des passages 49 et 50, de manière à être toujours mainte nues à des pressions pratiquement égales.
Le dispositif est agencé de manière à as surer un espace annulaire de chaque côté du palier. Ces espaces annulaires constituent en semble la chambre 46 dans laquelle est disposé le palier et communiquent, par des passages 51 d'une section transversale relativement grande ménagés dans le manchon 22, avec une chambre 52 d'aspiration en forme de segment d'anneau ménagée dans le corps tubulaire 21. La chambre 52 communique avec un passage 53 d'aspiration à la partie inférieure du corps du dispositif, relié à des moyens d'aspiration d'air et de fluide combinés.
Ces moyens com prennent de préférence une pompe 54 du type à ailettes, et une chambre de séparation d'air 55 à partir de laquelle le fluide débarrassé de l'air, dans ce cas l'huile de lubrification est envoyée à un carter d'huile 56 et, de là, sous pression grâce à une pompe d'évacuation 57, à un réservoir d'huile de lubrification (non re présenté).
Des moyens sont prévus pour envoyer con tinuellement de l'huile, sous une pression ap propriée, du réservoir d'huile à un passage d'alimentation 64. Ces moyens comprennent une pompe à engrenages 65 montée en paral lèle avec- une soupape de sûreté 66. Le débit volumétrique de l'aspiration de l'air et du fluide à travers la chambre d'aspiration d'air 52 et le passage 53 est notablement supérieur au débit volumétrique d'alimentation de l'huile par des passages de tuyères<B>60</B> (les tuyères agissant aussi comme orifices-compteurs).
Il en résulte que l'air mélangé avec une certaine pro portion d'huile est retiré de manière continue, à travers le passage d'aspiration, de la chambre 46 dans laquelle se trouve le palier, l'air s'écoulant en même temps continuellement vers l'intérieur de cette chambre à travers les joints du type labyrinthe.
On conçoit que ce courant d'air dirigé vers l'intérieur du dispositif en direction du palier tende à empêcher toute fuite d'huile axialement dans l'une et l'autre direction à partir du pa lier, et tende aussi à s'opposer à ce que de l'huile soit forcée à l'extérieur du palier par suite d'une différence de pression qui se pro duirait entre les deux côtés de celui-ci.
Ce point est particulièrement important pour un dispositif de palier de ce type coopérant avec l'arbre rotor d'un moteur à turbine à gaz, car dans ce cas il est important, d'une part, d'em pêcher une projection d'huile hors du palier à partir duquel l'huile pourrait pénétrer dans le courant d'air comprimé sortant du compres seur et, d'autre part, d'éviter que le palier soit privé d'huile sous l'action de l'air à haute pres sion provenant du dernier étage du compres seur qui pourrait entrer à une extrémité du corps du palier et forcer l'huile de lubrifica tion à sortir de manière continue à l'autre ex trémité dudit corps.