FR3085189A1 - Un turbocompresseur comportant un agencement de refroidissement de moteur - Google Patents
Un turbocompresseur comportant un agencement de refroidissement de moteur Download PDFInfo
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Abstract
Le turbocompresseur (1) comporte un arbre d'entraînement (3) ; au moins un rouet (7.1) relié à une première partie d'extrémité axiale (4) de l'arbre d'entraînement (3) ; un moteur électrique (12) comportant un stator de moteur (13) et un rotor de moteur (14), le rotor de moteur (14) étant relié à une deuxième partie d'extrémité axiale (5) de l'arbre d'entraînement (3) ; un espacement annulaire de moteur (16) défini entre le stator de moteur (13) et un ensemble rotor formé par l'arbre d'entraînement (3) et le rotor de moteur (14) ; un agencement de refroidissement de moteur configuré pour refroidir le moteur électrique (12) avec un flux de fluide frigorigène. L'agencement de refroidissement de moteur est agencé de sorte que, pendant le fonctionnement du turbocompresseur (1), le flux de fluide frigorigène entre dans l'espacement annulaire de moteur (16) au niveau d'une première extrémité du moteur électrique (12) tournée vers l'au moins un rouet (7.1) et quitte l'espacement annulaire de moteur (16) au niveau d'une deuxième extrémité du moteur électrique (12) opposée à la première extrémité du moteur électrique (12).
Description
Domaine de l’invention
La présente invention se rapporte à un turbocompresseur, et en particulier à un turbocompresseur frigorifique.
Arrière-plan de l’invention
Comme cela est connu, un turbocompresseur frigorifique peut comporter :
- un arbre d’entraînement comportant une première partie d’extrémité 10 axiale et une deuxième partie d’extrémité axiale opposée à la première partie d’extrémité axiale,
- au moins un étage de compression configuré pour comprimer un fluide frigorigène, l’au moins un étage de compression comportant au moins un rouet relié à la première partie d’extrémité axiale de l’arbre d’entraînement, 15 - un moteur électrique configuré pour entraîner en rotation l’arbre d entraînement autour d’un axe de rotation, le moteur électrique comportant un stator et un rotor, le rotor étant relié à la deuxième partie d’extrémité axiale de l’arbre d’entraînement,
- un manchon de palier situé entre le moteur électrique et l’au moins un 20 rouet, le manchon de palier ayant un axe longitudinal et entourant l’arbre d’entraînement, le manchon de palier comportant :
- une partie de palier radial qui est tubulaire et qui est configurée pour supporter en rotation l’arbre d’entraînement, la partie de palier radial comportant une surface de palier radial configurée pour coopérer avec l’arbre d’entraînement
5 pour former un palier radial,
- une partie de manchon externe entourant la partie de palier radial,
- une zone de refroidissement formée dans une surface circonférentielle externe de la partie de manchon externe et étant destinée au passage d’un fluide frigorigène de manière à dissiper la chaleur provenant du manchon de palier.
En cours de fonctionnement, et en particulier dans les conditions de fonctionnement les plus critiques d’un tel turbocompresseur, des gradients de température axiaux élevés apparaissent dans la partie de palier radial et dans l’arbre d’entraînement. De tels gradients de température axiaux élevés 35 apparaissent notamment en raison des pertes électromagnétiques du moteur et des pertes par friction du moteur qui tendent à augmenter sensiblement la température de la deuxième partie d’extrémité axiale de l’arbre d’entraînement et de la partie d’extrémité de la partie de palier radial tournée vers le moteur électrique, et le transfert de chaleur vers la zone de refroidissement formée dans le manchon de palier.
De tels gradients de température axiaux élevés entraînent des déformations radiales de la partie de palier radial et de l’arbre d’entraînement, et induisent ainsi des déformations du film de gaz dans le palier radial formé par la surface de palier radial et l’arbre d’entraînement lorsqu’un tel palier radial est un palier radial à gaz.
De telles déformations de la partie de palier radial et de l’arbre d’entraînement peuvent entraîner un grippage du palier radial et une durée de vie réduite du turbocompresseur.
De plus, les déformations de la partie de palier radial et de l’arbre d’entraînement peuvent également entraîner une instabilité du palier radial formé par la surface de palier radial et l’arbre d’entraînement, ce qui provoque la génération de vibrations de l’arbre d’entraînement et provoque ainsi des contacts de ce dernier avec des parties statiques du turbocompresseur entraînant des rayures ou une rupture de l’arbre d’entraînement.
Résumé de l’invention
Un objet de la présente invention consiste à fournir un turbocompresseur amélioré qui peut surmonter les inconvénients rencontrés dans les turbocompresseurs classiques.
Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un turbocompresseur qui est fiable, et qui n’est particulièrement pas soumis aux déformations susmentionnées.
Selon l’invention, un tel turbocompresseur comporte :
- un arbre d’entraînement comportant une première partie d’extrémité axiale et une deuxième partie d’extrémité axiale opposée à la première partie d’extrémité axiale,
- au moins un étage de compression configuré pour comprimer un fluide frigorigène, l’au moins un étage de compression comportant au moins un rouet relié à la première partie d’extrémité axiale de l’arbre d’entraînement,
- un moteur électrique configuré pour entraîner en rotation l’arbre d’entraînement autour d’un axe de rotation, le moteur électrique comportant un stator de moteur et un rotor de moteur, le rotor de moteur étant relié à la deuxième partie d’extrémité axiale de l’arbre d’entraînement,
- un espacement annulaire de moteur défini entre le stator de moteur et un ensemble rotor formé par l’arbre d’entraînement et le rotor de moteur,
- un palier radial configuré pour supporter en rotation l’arbre d’entraînement, le palier radial étant situé entre le moteur électrique et l’au moins un rouet et étant agencé de manière adjacente au moteur électrique, et
- un agencement de refroidissement de moteur configuré pour refroidir le moteur électrique avec un flux de fluide frigorigène, et en particulier avec un flux de gaz de fluide frigorigène, l’agencement de refroidissement de moteur étant agencé de sorte que, pendant le fonctionnement du turbocompresseur, le flux de fluide frigorigène entre dans l’espacement annulaire de moteur au niveau d’une première extrémité du moteur électrique tournée vers l’au moins un rouet et quitte l’espacement annulaire de moteur au niveau d’une deuxième extrémité du moteur électrique opposée à la première extrémité du moteur électrique.
Une telle configuration de l’agencement de refroidissement de moteur permet de refroidir le moteur électrique tout en évacuant la chaleur accumulée du moteur électrique dans une direction opposée au palier radial supportant en rotation l’arbre d’entraînement.
Par conséquent, l’agencement de refroidissement de moteur selon la présente invention réduit fortement l’impact de la chaleur générée par le moteur électrique sur le palier radial, et par conséquent, évite ou réduit au moins fortement, même dans les conditions de fonctionnement les plus critiques du turbocompresseur selon la présente invention, une déformation du film de gaz dans le palier radial.
Donc, la configuration du turbocompresseur selon la présente invention évite un grippage dudit palier radial et améliore la stabilité d’un tel palier radial, et améliore ainsi la fiabilité du turbocompresseur et augmente la durée de vie du tu rbocompresseu r.
Le turbocompresseur peut également comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’agencement de refroidissement de moteur comporte une entrée de fluide frigorigène reliée fluidiquement à l’espacement annulaire de moteur et configurée pour alimenter l’espacement annulaire de moteur en flux de fluide frigorigène et une sortie de fluide frigorigène reliée fluidiquement à l’espacement annulaire de moteur et configurée pour évacuer le flux de fluide frigorigène de l’espacement annulaire de moteur.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le turbocompresseur comporte en outre un carter de moteur dans lequel est monté le moteur électrique, l’entrée de fluide frigorigène et la sortie de fluide frigorigène étant prévues sur le carter de moteur.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’au moins un étage de compression comporte une entrée de fluide et une sortie de fluide, l’agencement de refroidissement de moteur étant configuré de sorte que le flux de fluide frigorigène soit prélevé au niveau de la sortie de fluide de l’au moins un étage de compression. Une telle configuration de l’agencement de refroidissement de moteur évite de fournir une source spécifique de fluide frigorigène pour l’agencement de refroidissement de moteur.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le turbocompresseur comporte une tuyauterie de liaison qui relie fluidiquement la sortie de fluide de I au moins un étage de compression avec l’entrée de fluide frigorigène. La tuyauterie de liaison peut s’étendre, au moins partiellement ou intégralement, à l’extérieur d’un carter hermétique du turbocompresseur ou à l’intérieur du carter hermétique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la deuxième partie d’extrémité axiale de l’arbre d’entraînement comporte un alésage axial à l’intérieur duquel est agencé le rotor de moteur, l’espacement annulaire de moteur étant défini entre le stator de moteur et l’arbre d’entraînement.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le rotor de moteur est agencé autour de la deuxième partie d’extrémité axiale de l’arbre d’entraînement, l’espacement annulaire de moteur étant défini entre le stator de moteur et le rotor de moteur.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’agencement de refroidissement de moteur est agencé de sorte que le flux de fluide frigorigène s’écoule au niveau ou à proximité du palier radial avant d’entrer dans I espacement annulaire de moteur. Une telle configuration de l’agencement de refroidissement de moteur permet de refroidir le palier radial avec le flux de fluide frigorigène et de limiter ainsi en outre toute déformation du palier radial.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le palier radial est un palier radial à gaz.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le turbocompresseur comporte en outre un manchon de palier situé entre le moteur électrique et l’au moins un rouet, le manchon de palier ayant un axe longitudinal et entourant I arbre d’entraînement, le manchon de palier comportant :
- une partie de palier radial qui est tubulaire et qui comporte une surface de palier radial configurée pour coopérer avec l’arbre d’entraînement, la surface de palier radial et l’arbre d’entraînement définissant le palier radial,
- une partie de manchon externe entourant la partie de palier radial, et
- un espacement annulaire formé entre la partie de palier radial et la partie de manchon externe et s’étendant autour de l’axe longitudinal du manchon de palier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de palier radial et la partie de manchon externe sont agencées de manière concentrique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le manchon de palier comporte en outre une partie de liaison reliant la partie de palier radial à la partie de manchon externe.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le manchon de palier comporte en outre une zone de refroidissement formée dans une surface circonférentielle externe de la partie de manchon externe et destinée au passage d’un fluide frigorigène de manière à dissiper la chaleur provenant du manchon de palier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la zone de refroidissement comporte au moins un canal de refroidissement annulaire formé dans la surface circonférentielle externe de la partie de manchon externe et s’étendant autour de l’axe longitudinal du manchon de palier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le turbocompresseur comporte en outre un agencement de palier de butée configuré pour limiter un mouvement axial de I arbre d’entraînement pendant le fonctionnement. Avantageusement, l’agencement de palier de butée est un agencement de palier de butée à gaz.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’agencement de palier de butée est situé entre l’au moins un rouet et le manchon de palier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de manchon externe comporte une face d’extrémité axiale qui est tournée vers l’au moins un rouet et une surface de contact qui est située au niveau de la face d’extrémité axiale et qui est configurée pour coopérer avec l’agencement de palier de butée.
Avantageusement, la face d’extrémité axiale est plane et orientée perpendiculairement par rapport à l’axe longitudinal du manchon de palier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’agencement de palier de butée comporte un élément de palier de butée agencé sur la surface externe de l’arbre d’entraînement, l’élément de palier de butée s’étendant sensiblement radialement vers l’extérieur par rapport à l’arbre d’entraînement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’agencement de palier de butée comporte :
- une première plaque de palier axial ayant une forme de bague annulaire,
- une deuxième plaque de palier axial ayant une forme de bague annulaire, la deuxième plaque de palier axial venant en butée contre la surface de contact du manchon de palier, et
- une bague-entretoise étant serrée entre les première et deuxième plaques de palier axial au niveau de parties externes radiales des première et deuxième plaques de palier axial, la bague-entretoise définissant une distance axiale entre les première et deuxième plaques de palier axial.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément de palier de butée s’étend dans un espace entre des parties internes radiales des première et deuxième plaques de palier axial.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le manchon de palier comporte un espacement annulaire supplémentaire formé entre la partie de palier radial et la partie de manchon externe et s’étendant autour de l’axe longitudinal du manchon de palier, l’espacement annulaire et l’espacement annulaire supplémentaire étant séparés par la partie de liaison.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’espacement annulaire supplémentaire est tourné vers le moteur électrique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de palier radial comporte une surface de palier radial supplémentaire configurée pour coopérer avec l’arbre d’entraînement, la surface de palier radial et la surface de palier radial supplémentaire étant axialement décalées l’une par rapport à l’autre.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la surface de palier radial et la surface de palier radial supplémentaire sont respectivement situées sur chaque côté de la partie de liaison.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de liaison est positionnée sensiblement au niveau d’une zone centrale, et par exemple au centre, de la longueur axiale de la partie de palier radial.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la surface de palier radial a un diamètre interne qui est supérieur à un diamètre externe d’une partie de palier de l’arbre d’entraînement qui est entourée par la surface de palier radial, la partie de palier et la surface de palier radial définissant une chambre gazeuse annulaire lorsque l’arbre d’entraînement tourne.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la surface de palier radial supplémentaire a un diamètre interne qui est supérieur à un diamètre externe d’une partie de palier supplémentaire de l’arbre d’entraînement qui est entourée par la surface de palier radial supplémentaire, la partie de palier supplémentaire et la surface de palier radial supplémentaire définissant une chambre gazeuse annulaire supplémentaire lorsque l’arbre d’entraînement tourne.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de manchon externe et la partie de palier radial sont réalisées en une seule pièce.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de manchon externe et la partie de palier radial sont distinctes l’une de l’autre et sont assemblées.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le turbocompresseur comporte une partie de compresseur fixe comportant une surface d’appui contre laquelle le manchon de palier vient en butée, et par exemple la surface de contact de la partie de manchon.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le manchon de palier est immobilisé axialement par rapport à la partie de compresseur fixe.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de compresseur fixe peut comporter une partie tubulaire définissant un logement interne dans lequel sont reçues les première et deuxième plaques de palier axial et la bagueentretoise.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le rotor de moteur est un rotor de moteur à aimant permanent.
Selon un mode de réalisation de I invention, tous les paliers radiaux prévus pour supporter en rotation l’arbre d’entraînement sont situés entre l’au moins un rouet et le moteur électrique.
Ces avantages ainsi que d’autres apparaîtront à la lecture de la description suivante compte tenu du dessin ci-joint qui représente, à titre d’exemple non limitatif, un mode de réalisation d’un turbocompresseur selon l’invention.
Brève description des dessins
La description détaillée suivante d’un mode de réalisation de l’invention sera mieux comprise lorsqu’elle est lue conjointement avec les dessins annexés, étant entendu, cependant, que l’invention ne se limite pas au mode de réalisation spécifique divulgué.
La Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d’un turbocompresseur selon l’invention.
La Figure 2 est une vue agrandie d’un détail de la figure 1.
Description détaillée de l’invention
Les figures 1 et 2 représentent un turbocompresseur frigorifique 1 selon l’invention, qui peut être par exemple un turbocompresseur frigorifique à deux étages.
Le turbocompresseur 1 comporte un carter hermétique 2 et un arbre d’entraînement 3 qui est agencé en rotation à l’intérieur du carter hermétique 2 et qui s’étend le long d’un axe longitudinal A. L’arbre d’entraînement 3 comporte une première partie d’extrémité axiale 4, une deuxième partie d’extrémité axiale 5 opposée à la première partie d’extrémité axiale 4, et une partie intermédiaire 6 située entre les première et deuxième parties d’extrémité axiale 4, 5.
Le turbocompresseur 1 comporte en outre un ou plusieurs rouet(s) relié(s) à la première partie d’extrémité axiale 4 de l’arbre d’entraînement 3, et configuré(s) pour comprimer un fluide frigorigène.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, le turbocompresseur 1 comporte deux rouets 7.1, 7.2 agencés dans une configuration dos-à-dos. Le turbocompresseur 1 comporte en outre une entrée de fluide 8 et une sortie de fluide 9 situées respectivement en amont et en aval du rouet 7.1 qui appartient à un premier étage de compression et une entrée de fluide supplémentaire 10 et une sortie de fluide supplémentaire 11 situées respectivement en amont et en aval du rouet 7.2 qui appartient à un deuxième étage de compression, la sortie de fluide 9 étant reliée fluidiquement à l’entrée de fluide supplémentaire 10.
Le turbocompresseur 1 comporte également un moteur électrique 12 configuré pour entraîner en rotation l’arbre d’entraînement 3 autour de l’axe longitudinal A. Le moteur électrique 12 comporte un stator de moteur 13 et un rotor de moteur 14. Avantageusement, le rotor de moteur 14 est relié à la deuxième partie d’extrémité axiale 5 de l’arbre d’entraînement 3. À cet effet, la deuxième partie d’extrémité axiale 5 peut comporter un alésage axial 15 à l’intérieur duquel est agencé le rotor de moteur 14. Le rotor de moteur 14 peut par exemple être solidement ajusté, notamment ajusté avec serrage ou ajusté par contraction, à l’intérieur de l’alésage axial 15. En outre, le rotor de moteur 14 5 peut être un rotor de moteur à aimant permanent.
Le turbocompresseur 1 comporte également un espacement annulaire de moteur 16 défini entre le stator de moteur 13 et l’arbre d’entraînement 3.
Le turbocompresseur 1 comporte en outre un agencement de palier de butée, appelé également agencement de palier axial, agencé entre les rouets 10 7.1,7.2 et le moteur électrique 12 et configuré pour limiter un mouvement axial de l’arbre d’entraînement 3 pendant le fonctionnement. L’agencement de palier de butée est avantageusement un agencement de palier de butée à gaz.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, l’agencement de palier de butée comporte un élément de palier de butée 17 agencé sur une 15 surface externe de la partie intermédiaire 6 de l’arbre d’entraînement 3 et s’étendant radialement vers l’extérieur par rapport à l’arbre d’entraînement 3.
L’agencement de palier de butée comporte également une première plaque de palier axial 18 et une deuxième plaque de palier axial 19 ayant chacune une forme de bague annulaire et étant agencées en parallèle. 20 L’agencement de palier de butée comporte en outre une bague-entretoise 20 entourant l’élément de palier de butée 17 et étant serrée entre les première et deuxième plaques de palier axial 18, 19 au niveau de parties externes radiales des première et deuxième plaques de palier axial 18, 19. La bague-entretoise 20 et les première et deuxième plaques de palier axial 18, 19 définissent un espace 25 dans lequel s’étend l’élément de palier de butée 17. La bague-entretoise 20 définit en particulier une distance axiale entre les première et deuxième plaques de palier axial 18, 19, ladite distance axiale étant légèrement supérieure à la largeur de l’élément de palier de butée 17.
Avantageusement, le turbocompresseur 1 est configuré de sorte qu’un 3 0 fluide frigorigène gazeux soit introduit entre l’élément de palier de butée 17 et les première et deuxième plaques de palier axial 18, 19 pour former un palier de butée à gaz pour l’arbre d’entraînement 3.
Le turbocompresseur 1 comporte également un manchon de palier 21, appelé également boîtier de palier, qui s’étend le long de la partie intermédiaire 35 6 de l’arbre d’entraînement 3 et qui est situé entre l’agencement de palier de butée et le moteur électrique 12. Le manchon de palier 21 peut être un manchon de palier monobloc, ou peut être réalisé à partir de parties séparées assemblées.
Le manchon de palier 21 comporte en particulier :
- une partie de palier radial 22 qui est tubulaire et qui entoure la partie intermédiaire 6 de l’arbre d’entraînement 3, la partie de palier radial 22 étant configurée pour supporter en rotation l’arbre d’entraînement 3,
- une partie de manchon externe 23 entourant la partie de palier radial 22 et comportant une face d’extrémité axiale 24 tournée vers l’agencement de palier de butée, la face d’extrémité axiale 24 étant plane et s’étendant perpendiculairement à un axe longitudinal du manchon de palier 21 qui coïncide sensiblement avec l’axe longitudinal A de l’arbre d’entraînement 3, et
- un espacement annulaire 25 formé entre la partie de palier radial 22 et la partie de manchon externe 21 et s’étendant autour de l’axe longitudinal du manchon de palier 21, l’espacement annulaire 25 étant tourné vers les rouets 7.1, 7.2.
La partie de palier radial 22 et la partie de manchon externe 23 sont agencées de manière concentrique et la partie de manchon externe 23 est reliée à la partie de palier radial 22 par une partie de liaison 26 qui est éloignée de la face d’extrémité axiale 24, et qui est par exemple positionnée sensiblement au centre de la longueur axiale de la partie de palier radial 22. La partie de manchon externe 23 peut être plus courte que la partie de palier radial 22 le long de l’axe longitudinal du manchon de palier 21.
Selon le mode de réalisation représenté des figures, le manchon de palier 21 comporte en outre un espacement annulaire supplémentaire 27 formé entre la partie de palier radial 22 et la partie de manchon externe 23 et s’étendant autour de l’axe longitudinal du manchon de palier 21. Avantageusement, l’espacement annulaire supplémentaire 27 est tourné vers le moteur électrique 12 et l’espacement annulaire 25 et l’espacement annulaire supplémentaire 27 sont séparés par la partie de liaison 26.
Selon le mode de réalisation représenté des figures, la partie de palier radial 22 comporte une surface de palier radial 22.1 et une surface de palier radial supplémentaire 22.2 situées sur chaque côté de la partie de liaison 26 et configurées pour coopérer respectivement avec une partie de palier 6.1 et une partie de palier supplémentaire 6.2 prévues sur la partie intermédiaire 6 de l’arbre d’entraînement 3. La surface de palier radial 22.1 et la partie de palier 6.1 forment un palier radial 28, et en particulier un palier radial à gaz, tandis que la surface de palier radial supplémentaire 22.2 et la partie de palier supplémentaire 6.2 définissent un palier radial supplémentaire 29, et en particulier un palier radial à gaz supplémentaire.
Avantageusement, la surface de palier radial 22.1 a un diamètre interne qui est supérieur à un diamètre externe de la partie de palier 6.1 et la surface de palier radial supplémentaire 22.2 a un diamètre interne qui est supérieur à un diamètre externe de la partie de palier supplémentaire 6.2, de sorte que la partie de palier 6.1 et la surface de palier radial 22.1 définissent une chambre gazeuse annulaire lorsque l’arbre d’entraînement 3 tourne et de sorte que la partie de palier supplémentaire 6.2 et la surface de palier radial supplémentaire 22.2 définissent une chambre gazeuse annulaire lorsque l’arbre d’entraînement 3 tourne.
Le turbocompresseur 1 est en particulier configuré de sorte qu’un fluide frigorigène gazeux soit introduit entre la partie de palier 6.1 de l’arbre d’entraînement 3 et la surface de palier radial 22.1 et entre la partie de palier supplémentaire 6.2 de l’arbre d’entraînement 3 et la surface de palier radial supplémentaire 22.2 pour former respectivement un palier radial à gaz et un palier radial à gaz supplémentaire configurés pour supporter en rotation l’arbre d’entraînement 3.
Le manchon de palier 21 comporte en outre une surface de contact 31 située au niveau de la face d’extrémité axiale 24 de la partie de manchon externe 23, la deuxième plaque de palier axial 19 venant en butée contre la surface de contact 31.
Avantageusement, le manchon de palier 21 est immobilisé axialement par rapport à une partie de compresseur fixe 32 du turbocompresseur 1. Le turbocompresseur 1 peut comporter donc un élément de fixation 33 serrant axialement le manchon de palier 21 contre la partie de compresseur fixe 32, et plus particulièrement contre une surface d’appui 34 prévue sur une surface axiale de la partie de compresseur fixe 32. L’élément de fixation 33 peut être fixé, par exemple par vissage, au carter hermétique 2 ou à la partie de compresseur fixe 32. En particulier, la surface de contact 31 du manchon de palier 21 vient en butée contre la surface d’appui 34.
La partie de compresseur fixe 32 peut comporter par exemple une partie tubulaire 35 définissant un logement interne dans lequel sont reçues les première et deuxième plaques de palier axial 18, 19 et la bague-entretoise 20.
Le turbocompresseur 1 comporte en outre un élément élastique 36 agencé entre la première plaque de palier axial 18 et la partie de compresseur fixe 32. L élément élastique 36 sollicite axialement les première et deuxième plaques de palier axial 18, 19 et la bague-entretoise 20 avec une force prédéterminée, par exemple comprise dans la plage allant de 1000 à 2000 N, contre la surface de contact 31 du manchon de palier 21. Avantageusement, l’élément élastique 36 est une rondelle élastique annulaire, de préférence du type Belleville, agencée de manière coaxiale avec le manchon de palier 21 et l’arbre d’entraînement 3. L élément élastique 36 est avantageusement agencé dans un évidement annulaire formé dans une surface axiale de la partie de compresseur fixe 32, et est en contact avec une partie externe radiale de la première plaque de palier axial 18.
L’élément élastique 36 permet, notamment lorsqu’une dilatation thermique se produit dans le turbocompresseur 1, un coulissement axial des première et deuxième plaques de palier axial 18, 19 et de la bague-entretoise 20 par rapport à la partie de compresseur fixe 32, et évite ainsi les déformations desdites parties qui pourraient entraîner une durée de vie réduite du turbocompresseur 1.
Avantageusement, le manchon de palier 21 comporte en outre une zone de refroidissement 37 formée dans une surface circonférentielle externe de la partie de manchon externe 23. La zone de refroidissement 37 peut comporter par exemple un canal de refroidissement annulaire 38 formé dans la surface circonférentielle externe de la partie de manchon externe 23 et s’étendant autour de I axe longitudinal du manchon de palier 21, le canal de refroidissement annulaire 38 étant destiné au passage d’un fluide frigorigène de manière à dissiper la chaleur provenant du manchon de palier 21.
Le turbocompresseur 1 comporte en outre un agencement de refroidissement de moteur configuré pour refroidir le moteur électrique 12 avec un flux de fluide frigorigène, et en particulier avec un flux de gaz de fluide frigorigène.
L’agencement de refroidissement de moteur est agencé de sorte que, pendant le fonctionnement du turbocompresseur 1, le flux de fluide frigorigène entre dans I espacement annulaire de moteur 16 au niveau d’une première extrémité du moteur électrique 12 tournée vers les rouets 7.1, 7.2 et quitte (espacement annulaire de moteur 16 au niveau d’une deuxième extrémité du moteur électrique 12 opposée à la première extrémité du moteur électrique 12. Avantageusement, l’agencement de refroidissement de moteur est agencé de sorte que le flux de fluide frigorigène s’écoule au niveau ou à proximité du palier radial 28 avant d’entrer dans l’espacement annulaire de moteur 16. Le flux de fluide frigorigène peut par exemple s’écouler au niveau d’une partie d’extrémité de la partie de palier radial 22 tournée vers le moteur électrique 12, avant d’entrer dans l’espacement annulaire de moteur 16.
Une telle configuration de l’agencement de refroidissement de moteur permet de refroidir le moteur électrique 12, par exemple les aimants permanents du rotor de moteur 14, tout en évacuant la chaleur accumulée du moteur électrique 12 dans une direction opposée au palier radial 28 qui supporte en rotation l’arbre d’entraînement 3. Ainsi, des gradients de température axiaux dans la surface de palier radial 22.1 de la partie de palier radial 22 et dans la partie de palier 6.1 de l’arbre d’entraînement 3 sont réduits, ainsi que la différence de température entre la surface de palier radial 22.1 de la partie de palier radial 22 et la partie de palier 6.1 de l’arbre d’entraînement 3. Ceci permet de réduire les déformations induites thermiquement de l’arbre d’entraînement 3, de la partie de palier radial 22 et du film de gaz à l’intérieur du palier radial 28.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, l’agencement de refroidissement de moteur comporte une entrée de fluide frigorigène 39 reliée fluidiquement à l’espacement annulaire de moteur 16 et configurée pour alimenter l’espacement annulaire de moteur 16 en flux de fluide frigorigène et une sortie de fluide frigorigène 40 reliée fluidiquement à l’espacement annulaire de moteur 16 et configurée pour évacuer le flux de fluide frigorigène de I espacement annulaire de moteur 16. Avantageusement, l’entrée de fluide frigorigène 39 et la sortie de fluide frigorigène 40 sont prévues sur un carter de moteur 41 dans lequel est monté le moteur électrique 12. Le carter de moteur 41 peut par exemple former au moins partiellement le carter hermétique 2.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, le flux de fluide frigorigène entre dans le carter de moteur 41 par l’intermédiaire de l’entrée de fluide frigorigène 39 dans une direction radiale et sort du turbocompresseur 1 par l’intermédiaire de la sortie de fluide frigorigène 40 dans une direction axiale.
Le turbocompresseur 1 peut comporter en outre un canal ou une tuyauterie de liaison 42 qui relie fluidiquement la sortie de fluide 9 du premier étage de compression à l’entrée de fluide frigorigène 39. Le canal ou la tuyauterie de liaison 42 peut par exemple, s’étendre au moins partiellement ou intégralement à I extérieur du carter hermétique 2 du turbocompresseur 1 ou à l’intérieur du carter hermétique 2.
Bien entendu, I invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit cidessus à titre d’exemple non limitatif, mais au contraire elle englobe tous les modes de réalisation correspondants.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Turbocompresseur (1) comportant :- un arbre d entraînement (3) comportant une première partie d’extrémité axiale (4) et une deuxième partie d’extrémité axiale (5) opposée à la première partie d’extrémité axiale (4),- au moins un étage de compression configuré pour comprimer un fluide frigorigène, l’au moins un étage de compression comportant au moins un rouet (7.1) relié à la première partie d’extrémité axiale (4) de l’arbre d’entraînement (3),- un moteur électrique (12) configuré pour entraîner en rotation l’arbre d’entraînement (3) autour d’un axe de rotation, le moteur électrique (12) comportant un stator de moteur (13) et un rotor de moteur (14), le rotor de moteur (14) étant relié à la deuxième partie d’extrémité axiale (5) de l’arbre d’entraînement (3),- un espacement annulaire de moteur (16) défini entre le stator de moteur (13) et un ensemble rotor formé par l’arbre d’entraînement (3) et le rotor de moteur (14), un palier radial (28) configuré pour supporter en rotation l’arbre d’entraînement (3), le palier radial (28) étant situé entre le moteur électrique (12) et l’au moins un rouet (7.1) et étant agencé de manière adjacente au moteur électrique (12), et- un agencement de refroidissement de moteur configuré pour refroidir le moteur électrique (12) avec un flux de fluide frigorigène, l’agencement de refroidissement de moteur étant agencé de sorte que, pendant le fonctionnement du turbocompresseur (1), le flux de fluide frigorigène entre dans l’espacement annulaire de moteur (16) au niveau d’une première extrémité du moteur électrique (12) tournée vers l’au moins un rouet (7.1) et quitte l’espacement annulaire de moteur (16) au niveau d’une deuxième extrémité du moteur électrique (12) opposée à la première extrémité du moteur électrique (12).
- 2. Turbocompresseur (1) selon la revendication 1, dans lequel I agencement de refroidissement de moteur comporte une entrée de fluide frigorigène (39) reliée fluidiquement à l’espacement annulaire de moteur (16) et configurée pour alimenter l’espacement annulaire de moteur (16) en flux de fluide frigorigène, et une sortie de fluide frigorigène (40) reliée fluidiquement à I espacement annulaire de moteur (16) et configurée pour évacuer le flux de fluide frigorigène de l’espacement annulaire de moteur (16).
- 3. Turbocompresseur (1) selon la revendication 2, comportant en outre un carter de moteur (41) dans lequel est monté le moteur électrique (12), l’entrée de fluide frigorigène (39) et la sortie de fluide frigorigène (40) étant prévues sur le carter de moteur (41).
- 4. Turbocompresseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel I au moins un étage de compression comporte une entrée de fluide (8) et une sortie de fluide (9), l’agencement de refroidissement de moteur étant configuré de sorte que le flux de fluide frigorigène soit prélevé au niveau de la sortie de fluide (9) de I au moins un étage de compression.
- 5. Turbocompresseur (1) selon les revendications 2 et 4, comportant en outre une tuyauterie de liaison (42) qui relie fluidiquement la sortie de fluide (9) de l’au moins un étage de compression avec l’entrée de fluide frigorigène (39).
- 6. Turbocompresseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à5, dans lequel la deuxième partie d’extrémité axiale (5) de l’arbre d’entraînement (3) comporte un alésage axial (15) à l’intérieur duquel est agencé le rotor de moteur (14), l’espacement annulaire de moteur (16) étant défini entre le stator de moteur (13) et l’arbre d’entraînement (3).
- 7. Turbocompresseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à6, dans lequel l’agencement de refroidissement de moteur est agencé de sorte que le flux de fluide frigorigène s’écoule au niveau ou à proximité du palier radial (28) avant d entrer dans I espacement annulaire de moteur (16).
- 8. Turbocompresseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à7, dans lequel le palier radial (28) est un palier radial à gaz.
- 9. Turbocompresseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à8, comportant en outre un manchon de palier (21) situé entre le moteur électrique (12) et l’au moins un rouet (7.1), le manchon de palier (21) ayant un axe longitudinal et entourant l’arbre d’entraînement (3), le manchon de palier (21) comportant :- une partie de palier radial (22) qui est tubulaire et qui comporte une surface de palier radial (22.1) configurée pour coopérer avec l’arbre d’entraînement (3), la surface de palier radial (22.1) et l’arbre d’entraînement (3) définissant le palier radial (28),- une partie de manchon externe (23) entourant la partie de palier radial (22), et- un espacement annulaire (25) formé entre la partie de palier radial (22) et la partie de manchon externe (23) et s’étendant autour de l’axe longitudinal du manchon de palier (21).
- 10. Turbocompresseur (1) selon la revendication 9, dans lequel le manchon de palier (21) comporte en outre une zone de refroidissement (37) formée dans une surface circonférentielle externe de la partie de manchon externe (23) et destinée au passage d’un fluide frigorigène de manière à dissiper la chaleur provenant du manchon de palier (21).
- 11. Turbocompresseur (1) selon la revendication 10, dans lequel la zone de refroidissement (37) comporte au moins un canal de refroidissement annulaire (38) formé dans la surface circonférentielle externe de la partie de manchon externe (23) et s’étendant autour de l’axe longitudinal du manchon de palier (21 ).
- 12. Turbocompresseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, comportant en outre un agencement de palier de butée configuré pour limiter un mouvement axial de l’arbre d’entraînement (3) pendant le fonctionnement.
- 13. Turbocompresseur (1) selon les revendications 9 et 12, dans lequel la partie de manchon externe (23) comporte une face d’extrémité axiale (24) qui est tournée vers I au moins un rouet (7.1) et une surface de contact (31) qui est située au niveau de la face d extrémité axiale (24) et qui est configurée pour coopérer avec l’agencement de palier de butée.
- 14. Turbocompresseur (1) selon la revendication 13, dans lequel l’agencement de palier de butée comporte :- une première plaque de palier axial (18) ayant une forme de bague annulaire,- une deuxième plaque de palier axial (19) ayant une forme de bague annulaire, la deuxième plaque de palier axial (19) venant en butée contre la surface de contact (31) du manchon de palier (21), et- une bague-entretoise (20) étant serrée entre les première et deuxième plaques de palier axial (18, 19) au niveau de parties externes radiales des première et deuxième plaques de palier axial (18, 19), la bague-entretoise (20) définissant une distance axiale entre les première et deuxième plaques de palier axial (18, 19).
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