FR2471813A1 - Dispositif de traitement de fluide - Google Patents

Abstract

CE DISPOSITIF COMPREND UN CORPS RIGIDE ET PERMEABLE AU FLUIDE ENFERME A L'INTERIEUR D'UN PREMIER COMPARTIMENT 36, UNE ENTREE DANS CE PREMIER COMPARTIMENT ET DESTINEE A L'ADMISSION DU FLUIDE DANS LE CORPS, DES MOYENS D'ENTRAINEMENT POUR ENTRAINER EN ROTATION LE CORPS PERMEABLE AU FLUIDE ET SOUMETTRE LE FLUIDE ADMIS DANS LE CORPS A UNE FORCE CENTRIFUGE POUR PROVOQUER UNE SEPARATION SUBSTANTIELLE DE L'UN DES CONSTITUANTS A PARTIR DU FLUIDE, UNE SORTIE 48 DU PREMIER COMPARTIMENT 36 QUI COMMUNIQUE AVEC UN SECOND COMPARTIMENT 34, LE SECOND COMPARTIMENT COMPRENANT UN ELEMENT ROTATIF ENTRAINE PAR LES MOYENS D'ENTRAINEMENT POUR SOUMETTRE LES CONSTITUANTS SEPARES A UNE FORCE CENTRIFUGE COMPLEMENTAIRE AVANT QU'ILS NE QUITTENT LE DISPOSITIF. IL EST DESTINE A ETRE UTILISE DANS UN SYSTEME A HUILE D'UNE TURBINE A GAZ OU DE TOUTE AUTRE INSTALLATION ET REMPLIT LES FONCTIONS DE DEGAZEUR ET DE FILTRE POUR LE LIQUIDE PROVENANT D'UNE PARTIE DE L'INSTALLATION, DE POMPE DE BALAYAGE POUR RENVOYER LE LIQUIDE PROPRE DANS L'INSTALLATION, DE SEPARATEUR D'AIR ET DE GOUTTELETTES DE LIQUIDE ET DE POMPE A PRESSION PRINCIPALE, OU TOUTE COMBINAISON DESIREE DE CES FONCTIONS.

Description

La présente invention concerne des dispositifs de trai-

tement de fluide, et elle se réfère en particulier mais non ex-

clusivement à des dispositifs utilisés dans des systèmes à huile

de turbo-machines à gaz.

Les systèmes à huile, et en particulier les systèmes à huile dé turbomachines à gaz, comprennent des dispositifs tels que des pompes, des filtres et des dispositifs de surveillance

de bon état de l'ensemble. De plus, des séparateurs sont néces-

saires pour séparer l'air et l'huile des mélanges produits lors

du fonctionnement. Ces mélanges varient et vont de l'huile émul-

sionnée avec l'air à de l'air contaminé par des gouttelettes - d'huile, et ces deux types de mélange ont exigé jusqu'ici des approches différentes pour apporter des solutions au problème

de leur séparation.

Certains de ces dispositifs, par exemple les filtres à haute pression, sont des dispositifs statiques qui pourraient être rendus plus efficaces s'ils étaient entraînés en rotation,

car les forces centrifuges pourraient être utilisées pour faci-

liter une filtration plus fine et une élimination des débris de

l'élément du filtre, réduisant ainsi les bourrages. Les disposi-

tifs statiques ont également tendance à avoir des dimensions plus importantes que celles de filtres rotatifs équivalents, et

ils sont donc en général plus lourds.

Cependant, le rendement d'un dispositif rotatif dépend dans une grande mesure de sa vitesse de rotation, et du fait que la source de puissance/principale utilisée pour entraîner

ces dispositifs est l'arbre principal du moteur, il est en gé-

néral nécessaire de prévoir des engrenages entre l'arbre princi-

pal du moteur et chaque dispositif pour que chaque dispositif puisse fonctionner à sa vitesse la plus efficace. Ces engrenages additionnels rendent le moteur plus lourd, plus coûteux et plus complexe. Un objet de la présente invention est d'améliorer le rendement de dispositifs rotatifs classiques de manière que deux ou plusieurs de ces dispositifs puissent fonctionner efficacement à la même vitesse, c'est-à-dire qu'ils puissent être entraînés à partir d'un arbre commun de manière à pouvoir éliminer la plus grande partie des engrenages lorsqu'il s'agit d'une application

à une turbo-machine à gaz.

Un autre objet de la présente invention est de procurer dans une turbomachine à gaz ou dans toute autre installation, un dispositif unique capable de remplir les fonctions de deux dispositifs ou plus tels que décrits ci-dessus. Selon la présente invention, un dispositif de traitement de fluide destiné à traiter un fluide constitué par au moins deux constituants de densités différentes comprend un corps rigide

et perméable au fluide enfermé à l'intérieur d'un premier compar-

timent, une entrée dans ce premier compartiment, destinée à l'ad-

mission du fluide dans le corps, des moyens d'entraînement pour entraîner en rotation le corps perméable au fluide et soumettre

le fluide admis dans le corps à une force centrifuge pour provo-

quer une séparation substantielle de l'un des constituants à par-

tir du fluide, une sortie du premier compartiment qui communique avec un second compartiment, le second compartiment comprenant un élément rotatif entraîné par les moyens d'entraînement pour

soumettre les constituants séparés à une force centrifuge com-

plémentaire avant qu'is ne quittent le dispositif.

On peut modifier les fonctions effectuées dans les deux compartiments selon les constituants du fluide,avant son entrée

dans le dispositif.

C'est ainsi que lorsque le fluide est un liquide conta-

miné par un matériau particulaire, on peut utiliser le corps ro-

tatif et perméable au fluide du premier compartiment pour séparer le liquide du matériau particulaire, et le second compartiment forme alors une pompe qui aspire le liquide rendu propre pour 1'

envoyer vers un endroit o il est utilisé ou stocké.

En variante, et quand le fluide est par exemple un mé-

lange de gaz et de liquide,- le corps perméable au fluide et con-

tenu dans le premier compartiment peut être utilisé pour effec-

tuer une séparation initiale du gaz et du liquide alors que le second compartiment peut agir soit comme une pompe pour évacuer

le gaz ou le liquide du dispositif soit comme dispositif de netto-

yage pour séparer par la force centrifuge les dernières traces

de liquide contenues dans le gaz.

Le corps perméable au fluide peut être entraîné en rotation à l'intérieur du corps statique du dispositif au moyen d'un arbre pouvant être entraîné en rotation, ou bien encore le dispositif peut comprendre une section rotative de son corps à l'intérieur de laquelle sont formés des compartiments, et le corps perméable au fluide peut être supporté à l'intérieur de son compartiment de manière à tourner avec lui. Toujours selon la présente invention, un dispositif de traitement de fluide comprend un corps. dont une partie au moins peut tourner autour d'un axe longitudinal dudit corps, une série de compartiments à l'intérieur de la partie rotative du corps, un premier desdits compartiments contenant un matériau rigide et perméable au fluide, ledit matériau'définissant une série de passages qui le traversent et étant supporté de manière à pouvoir tourner avec le corps, des moyens pour envoyer, à la

partie radialement interne dudit matériau, du liquide qui con-

tient une quantité significative-de gaz, un passage communiquant entre une partie radialement externe du premier compartiment et

un second des compartiments à l'intérieur de la partie en rota-

tion du corps, ledit passage livrant le liquide qui a traversé le matériau poreux et qui est pratiquement exempt de gaz gu second compartiment, et un élément de pompe à-l'intérieur du second compartiment qui est prévu pour pomper ledit liquide du

dispositif et l'envoyer à un endroit o il est utilisé.

L'élément de pompe se présente de préférence sous la forme d'une écope statique disposée dans une partie adjacente à la périphérie externe du second compartiment rotatif, et le liquide provenant du premier compartiment est envoyé au second

compartiment au niveau de sa périphérie radialement externe.

Grâce à ce moyen, le liquide forme une couche sur la périphérie externe en rotation du second compartiment, dont la vitesse suffit pour permettre à l'écope statique de convertir la hauteur de charge dynamique du liquide en pression pour obtenir l'action de pompage. En variante, le second compartiment peut s'étendre radialement vers l'extérieur par rapport à la sortie du premier compartiment, et il peut contenir une quantité complémentaire de matériau poreux, qui agit alors comme pompe centrifuge pour

renvoyer le liquide au reste du système.

De préférence, le matériau poreux a une structure à

cellules ouvertes ou une structure réticulée permettant le pas-

sage relativement libre du liquide mais permettant d'obtenir également une grande aire de surface qui est en contact avec le

liquide et qui entraîne le liquide.

Le matériau poreux augmente ainsi le rendement du dis-

positif en tant que dégazeur du fluide qui fonctionne, particu-

lièrement dans un système à huile d'une turbo-machine à gaz, en

tournant à la vitesse d'un arbre principal du moteur sans engre-

nages multiplicateurs.

De ce fait, dans un système à huile d'une turbo-machine à gaz, le dispositif est susceptible d'agir aussi bien en tant que désaérateur pour la mousse d'huile provenant par exemple de l'une des chambres à palier du moteur, et en tant que pompe de

balayage pour renvoyer l'huile au réservoir d'huile du moteur.

De préférence, la périphérie externe du premier compar-

timent est évidée pour déterminer un espace ou se rassemblent les débris éventuellement présents dans l'huile et provenant des paliers et autres parties du système, ce qui fait que le dispositif agit également comme un filtre d'un dispositif de

surveillance de son bon état.

De plus, la partie du corps qui peut tourner peut com-

prendre un troisième compartiment comprenant une certaine -quan-

tité de matériau poreux, ce compartiment étant en communication

aussi bien avec la partie radialement interne du premier com-

partiment qu'avec une zone à basse pression située soit à l'in-

térieur du système soit à l'extérieur et en communication avec l'atmosphère. Cette disposition est telJ que le gaz qui a été extrait de l'huile envoyée dans le premier compartiment a la possibilité de passer au travers du matériau poreux contenu dans le troisième compartiment et d'être expulsé du-dispositif,

alors que dans le même temps des gouttelettes d'huile éventuel-

lement présentes et entraînées par le gaz sont séparées dans le matériau poreux, ce qui' fait que seul du gaz propre s'échappe du dispositif. L'huile séparée est recueillie dans une sortie

prévue dans une partie radialement externe du troisième compar-

timent et elle est renvoyée à la pompe de balayage du second

compartiment par l'intermédiaire de passages prévus à l'inté-

rieur du dispositif.

GracP a ce s moyens, il est également possible d'incor-

porer un reniflard rotatif dans l'unique dispositif entrainé par un arbre unique ou, lorsqu'il s'agit d'une turbo-machine à gaz, un séparateur de gouttelettes d'air et d'huile de la

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machine. Le matériau poreux augmente la capacité de transfert de

l'énergie rotative provenant de l'arbre à un liquide de traite-

ment de façon telle qu'il peut agir comme une pompe centrifuge très efficace fournissant un gros débit et sans apparition des effets de cavitation nuisibles d'une pompe à ailettes tournant

à grande vitesse. Cette forme de pompe peut également fonction-

ner à une vitesse beaucoup plus élevée qu'une pompe à engrenages classique, ce qui permet d'éliminer, dans une turbo-machine à gaz, un train d'engrenages supplémentaire du moteur en montant

ladite pompe sur le même arbre que le reste du dispositif.

Cette pompe présente également l'avantage d'être com-

plètement équilibrée du point de vue de la pression, c'est-à-

dire de ne pas exercer de poussée terminale sur ses paliers du

fait qu'il n'y a pas de communication de la pression en direc-

tion transversale à l'intérieur du matériau poreux.

La pompe qui vient d'être décrite est formée avantageu-

sement à l'intérieur de la partie statique du corps dans lequel sont constitués tous les passages destinés à amener et à évacuer

les diverses quantités des différents fluides. En variante ce-

pendant, le matériau poreux peut être supporté en rotation dans un quatrième compartiment de la partie du corps qui peut tournera

La séparation et la collecte des débris par le dispo-

sitif constituent une caractéristique.importante pour une turbo-

machine à gaz du fait que l'apparition de débris fournit une indication précoce sur la détérioration des paliers dans les compartiments à paliers. Cependant, la combinaison d'un filtre centrifuge dans un compartiment qui envoie un liquide propre à un élément de pompe se trouvant dans un compartiment adjacent

et en rotation constitue en soi un aspect important de l'inven-

tion, du fait que cette combinaison peut être appliquée à d'au-

tres dispositifs dans lesquels il est nécessaire d'éliminer les débris contenus dans un liquide de traitement et de repomper le

liquide propre pour l'envoyer à l'endroit o il est utilisé.

Toujours selon la présente invention, un dispositif de traitement de fluide comprend un corps comportant un carter pouvant tourner, un premier compartiment à l'intérieur du carter comprenant une entrée dans une région radialement interne de ce compartiment et destinée à recevoir un liquide de traitement contenant des débris, des moyens à l'intérieur du compartiment pour appliquer un mouvement rotatif au liquide quand le carter est entraîné en rotation, une sortie de liquide disposée dans une région radialement externe du compartiment pour recevoir le liquide pratiquement exempt de débris et provenant du com- partiment, une région de rassemblement des débris à l'intérieur du carter et s'étendant radialement vers l'extérieur au-delà de la sortie du liquide pour collecter les débris qui ont été séparés du liquide, un second compartiment à l'intérieur du

carter, un élément de pompe à l'intérieur du second comparti-

ment et comprenant une entrée disposée radialement vers l'inté-

rieur par rapport à la sortie de liquide du premier comparti-

ment, et des moyens déterminant des passages à l'intérieur du carter et établissant la communication entre ladite sortie de

liquide et l'entrée de la pompe.

En amenant le liquide quittant le premier compartiment à se déplacer radialement vers l'intérieur à l'encontre du champ o s'exerce la force centrifuge à l'entrée de la pompe, on peut faire en sorte que l'entrée accepte un liquide presque entièrement débarrassé de débris et qui est renvoyé dans le dispositif. L'invention sera maintenant décrite plus en détail et

à titre d'exemple seulement, avec référence aux dessins ci-

annexés dans lesquels la figure 1 est une vue schématique d'une turbomachine à-gaz comprenant un dispositif de traitement de fluide de la présente invention, la figure 2 est une vue en élévation et en coupe du

dispositif de traitement de fluide montrant les éléments opéra-

toires, la figure 3 est une vue en perspective du dispositif de traitement de fluide complet, et la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne A-A de

la figure 2.

- Si un se réfère maintenant à la figure 1 des dessins, celle-ci représente une turbo-machine à gaz pouvant être de tout type connu et comprenant des moyens compresseurs 1, 2, un

équipement de combustion 3 et des moyens 4, 5 formant turbine.

La machine représentée comprend également une tuyère de propul-

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sion 6, mais ceci ne s'applique que lorsque la machine est une

machine de propulsion à réaction. L'invention s'applique égale-

ment à toutes les turbo-machines à gaz y compris celles utilisées pour entraîner des hélices, ou des rotors d'hélicoptères, ou encore utilisées pour la génération de puissance.

Dans toutes ces machines, les moyens constituant la tur-

bine et les moyens constituant le compresseur sont interconnec-

tés par un système d'arbres 7, 8, et ce système d'arbres cons-

titue la source de puissance pour tous les autres dispositifs d'entraînement destinés aux accessoires de la machine, Un arbre d'entraînement accessoire 9 est représenté interconnectant le

système d'arbres principal 7 à une boîte à engrenages 10 dispo-

sée sur le carter externe de la machine.

Le système d'arbres 7, 8 de la machine passe dans des paliers (non représentés) de manière classique et les paliers doivent être lubrifiés. Les systèmes à huile qui permettent la lubrification non seulement des paliers mais également des engre nages de la botte à engrenages 10 sont bien connus dans l'art et ne sont pas décrits ici en détail. Un système à huile typique comprend une pompe principale à haute pression qui met l'huile en circulation entre un réservoir et les chambres à palier de la machine, des pompes de balayage destinées à évacuer l'huile, qui est maintenant mélangée à de l'air, hors des chambres à palier en la faisant passer par des filtres et des désaérateurs avant

de la ramener au réservoir L'air provenant des chambres à pa-

lier passe par un système de ventilation pour parvenir à une

région à basse pressiqn de la machine avant de passer par un fil-

tre épurateur d'air pour être finalement rejeté à l'extérieur.

L'invention a pour objet d'améliorer le traitement de lihuile

dans le système à huile ainsi que la conception et le fonction-

nement des composants mécaniques du système plutôt que le système

complet, et c'est pourquoi il ne sera -pas fait de description

dn système à huile complet en tant que tel. Un dispositif 11

capable d'effectuer deux ou plusieurs fonctions quelconques par-

mi celles décrites ci-dessus est relié par un arbre à l'intérieur de la boîte à engrenages 10, mais il est également possible

d'avoir recours à tout autre arbre approprié tournant à la vites-

se quai convient dans une autre partie de la machine.

Si on se réfère maintenant aux figures 2 à 4 des dessins,

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le corps du dispositif il comprend une partie 12 pouvant être entraînée en rotation et une partie 14 constituant un corps statique. Le dispositif fait partie du système à huile de la

turbo-machine à gaz et comprend à l'intérieur plusieurs com-

partiments dans lesquels sont effectuées les diverses fonctions de pompage, de filtrage, de séparation de l'air et de l'huile

et de nettoyage qui seront décrites ci-après.

Les entrées et les sorties des compartiments, qui sont nécessaires pour fournir les divers fluides au dispositif et les renvoyer à leurs emplacements respectifs à l'intérieur du système à huile de la machine, sont prévues dans la partie 14 constituant le corps statique, et elles se raccordent à une

série de canalisations 44 qui communiquent avec les divers com-

partiments. Pour faciliter l'explication, ces entrées et ces sorties sont représentées sur la figure 2 comme disposées dans un plan radial, mais il convient de comprendre, comme on peut le voir à l'examen des figures 3 et 4, qu'elles comportent des

passages qui traversent la partie 14 du corps en divers empla-

cements de la circonférence de ce dernier.

A la figure 2, on peut voir que la partie 12 du corps est montée sur un manchon 15 qui de son côté est disposé autour d'un arbre 16 auquel il est relié de manière à être entraîné avec lui au moyen d'un écrou 13. L'arbre 16 peut être constitué

par tout arbre approprié de la machine, ou entraîné par celui-

ci, tel qu'un arbre d'entraînement accessoire ou un arbre pas-

sant dans la boîte à engrenages 10 de la machine, comme c'est le cas pour le présent exemple. L'arbre 16 est supporté de façon rotative par un palier à billes 18 dans la boîte à engrenages et par un coussinet 20 monté sur la partie 14 du corps. La

partie 14 du corps est boulonnée au carter de la boîte à engre-

nages au niveau d'une bride 19 formant joint. La partie 12 du corps consiste en un carter 21 de forme générale cylindrique et qui entoure un prolongement cylindrique 22 de la partie 14 du corps, et il est pourvu d'un joint en 24, représenté dans le présent exemple sous la forme d'un joint à labyrinthe, pour éviter les fuites entre les deux parties. Le carter 21 comprend une paroi terminale 26 boulonnée audit carter par des boulons 28 qui permettent d'assembler le dispositif, et un couvercle 30

est fixé à la paroi terminale 26 par les mêmes boulons 28.

A l'intérieur du carter 21 est disposée une série de

chicanes annulaires 32 définissant des compartiments indivi-

duels 34, 36, 38 et 40. C'est à l'intérieur de ces compartiments que sont exercées les diverses fonctions du dispositif comme suit

Le compartiment 36 est rempli d'un matériau poreux ri-

gide définissant une multiplicité de passages qui le traversent.

Le matériau, qui peut être par exemple celui vendu sous la Mar-

que déposée RETIMET par la Société Dunlop Ltd, est fixé dans le compartiment de manière à pouvoir tourner avec lui, par exemple par serrage ou brasage. L'huile qui est passée par l'une des chambres à palier de la machine passe, en même temps que l'air provenant de la chambre, sous forme d'une émulsion aérée par l'un des passages d'entrée 42 pour parvenir dans la partie 14 du corps et à l'une des canalisations 44 creusées dans la surface

du prolongement cylindrique 22 du corps. A partir de la canali-

sation 44, l'huile émulsionnée est injectée dans la partie ra-

dialement interne du compartiment 36 par une ouverture 46 pra-

tiquée à l'extrémité de la canalisation.

L'huile émulsionnée se rassemble dans les passages qui

traversent le matériau poreux et l'action de la force centri-

fuge rejette l'huile vers la partie radialement externe du com-

partiment, alors que l'air migre vers la partie radialement in-

terne du compartiment. L'huile désaérée passe dans les évidements 48 pratiqués dans la paroi du carter 12 et qui font fonction de

collecteurs de débris, et elle poursuit son chemin par un pas-

sage défini par les évidements, par-dessus la chicane adjacente 32, pour parvenir dans le compartiment adjacent 34. L'huile qui est maintenant à une pression plus élevée que celle à laquelle elle était dans la canalisation 44 pénètre dans le compartiment 34 à sa partie radialement externe, et elle est animée d'une vitesse de rotation élevée qui lui a été impartie lors de son

passage par le compartiment 36. La paroi en rotation du compar-

timent 34 applique une force centrifuge à l'huile et la main-

tient en mouvement tournant sur la paroi externe du compartiment.

Une écope statique 50 est prévue sur une autre des ca-

nalisations 44, sur le prolongement 22, et elle s'étend dans le

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compartiment 34 sur la longueur nécessaire pour recueillir l'huile en rotation sur la paroi externe du compartiment. L' huile est transférée par la canalisation à l'un des passages de

sortie pratiqués dans la partie 14 du corps et renvoyée au res-

te du système à huile. Du fait que l'air contenu dans les cham- bres à palier est pressurisé par leair dérivé du compresseur

de la machine, et que le dispositif est amené à une basse pres-

sion par ventilation, comme cela sera décrit ci-dessous, l'huile émulsionnée parvient au dispositif sans l'aide d'une pompe de balayage. Ainsi, le compartiment 34 et l'écope 50 remplacent

la pompe de balayage destinée à la chambre à palier.

Gr-âce à cette forme de pompe, toute l'huile qui pénètre

radialement vers l'intérieur en dépassant l'écope est soit ra-

menée en arrière par les parois terminales du compartiment en rotation, soit ramenée finalement dans le compartiment 36. C'est pourquoi l'écope n'a pas besoin d'avoir des dimensions et une forme l'adaptant avec précision au compartiment, ce qui la rend moins coûteuse à fabriquer et moins susceptible de subir des

dégâts dûs aux débris.

Il est clair que l'on peut utiliser plus d'un unique compartiment pour remplir une fonction quelconque, et dans cet exemple, le compartiment 38 est également utilisé exactement de la même manière pour désaérer l'huile provenant d'une seconde chambre à palier. L'huile désaérée provenant de cette chambre passe dans l'évidement 48 et de là vers la pompe de balayage

contenue dans le compartiment 34.

L'air provenant des compartiments 36 et 38, et qui est toujours contaminé par le brouillard d' huile, passe autour des parois radialement internes des chicanes pour parvenir au

compartiment 40. Ce compartiment contient une quantité supplé-

mentaire de matériau poreux et fait fonction de dispositif pré-

épurateur pour désaérer toute l'émulsion pouvant s'échapper des

compartiments 36-à 38.

Le compartiment 40 communique,par l'intermédiaire d'une

ouverture 52,avec un compartiment final 41 qui comprend égale-

ment une certaine quantité de matériau poreux, et la sortie de

ce compartiment est exposée à la basse pression régnant à l'ex-

térieur du dispositif. L'ouverture 52 et la sortie du comparti-

ment 41 sont disposées respectivement dans des régions radia-

lement externe et radialement interne du compartiment de manière que l'air pénétrant dans le compartiment 41, et le brouillard

d'huile qu'il transporte éventuellement avec lui, soient obli-

gés de traverser le matériau poreux à l'encontre de la force centrifuge. Ceci provoque la séparation du brouillard d'huile et de l'air. L'huile séparée revient par l'ouverture 52 dans le compartiment 40 puis trouve son chemin pour parvenir dans le

compartiment adjacent 38 en passant par des ouvertures prati-

quées à l'extrémité radialement externe de la chicane entre les

deux compartiments, et elle parvient ainsi à la pompe de bala-

yage contenue dans le compartiment 34. De ce fait, le comparti-

ment 41 devient le séparateur d'air et de brouillard d'huile

pour le système à huile de la machine.

D'autres perfectionnements sont illustrés à la figure 2.

Par exemple, le carter 12 est pourvu d'ailettes 54 destinées à refroidir le dispositif, et les évidements 48 sont conformés pour faciliter le passage d'une quantité maximale de chaleur de l'huile aux ailettes. De ce fait, quand il est possible de créer

un courant d'air froid passant par dessus le dispositif, celui-

ci offre également la possibilité de remplacer une partie du sys-

tème de refroidissement classique de l'huile de la machine.

Une fonction additionnelle que le dispositif est capable

de remplir est celle de la pompe à huile principale de/a machine.

L'un des passages d'entrée 42 de la partie 14 du corps communi-

que par l'intermédiaire d'un alésage 62 avec un autre comparti-

ment 64 constitué dans la partie statique du corps. A l'intérieur du compartiment est disposée une autre quantité de matériau

poreux supporté de manière à pouvoir tourner avec l'arbre 16.

Le matériau poreux est serré entre une joue 66 du manchon 15 et

une rondelle 68. En variante, le matériau peut être pris en san-

dwich entre des rayons qui peuvent être de leur côté serrés au niveau de leurs extrémités internes. L'alésage 62 est prévu pour

faire parvenir l'huile provenant du réservoir d'huile de la ma-

chine et passant par l'un des passages 42 à une canalisation 70 pratiquée dans la région radialement interne du matériau poreux

en rotation. Les forces centrifuges qui sont appliquées à l'hui-

le la font alors traverser le matériau tout en accumulant de l'énergie pendant ce temps jusqu'à ce qu'elle soit fournie à une pression beaucoup plus élevée et à une vitesse tangentielle

élevée à un passage de sortie 72 pratiqué dans une bague stati-

que 73 au niveau de la périphérie radialement externe du com-

partiment. Le passage 72, qui est de préférence disposé sous un certain angle pour minimiser les pertes de pression à l'entrée lorsque l'huile y pénètre, s'étend circonférentiellement et est

conformé à la manière d'un diffuseur pour récupérer de la pres-

sion à partir de la vitesse tangentielle élevée de l'huile. Le

passage 72 communique avec un passage de forme évasée 74 prati-

qué dans le corps 14 et à partir duquel une tuyauterie externe (non représentée) recueille l'huile pour l'envoyer à l'endroit

o elle doit être utilisée.

Du fait que les passages pratiqués dans le matériau poreux sont très petits, les parois latérales des passages sont très proches les unes desautres. Il n'y a donc pas de place pour que l'huile circule entre les passages et la tendance à la

* cavitation de la pompe est très réduite.

Du fait qu'il n'existe pas de problèmes d'entrée lors-

que l'huile pénètre dans le compartiment, la pompe peut tourner

à une vitesse plus élevée que lorsqu'il s'agit d'une pompe clas-

sique pour fournir le débit requis à la pression exigée. Ceci permet de l'entraîner comme les autres composants du/dispositif

au moyen de l'arbre tournant à une vitesse relativement élevée.

On peut donc éliminer les engrenages réducteurs nécessaires à la pompe à engrenages habituelle d'un système de huilage d'une

turbo-machine à gaz.

Un avantage additionnel de cette forme de pompe consiste dans le fait que la pompe est équilibrée en pression et qu'il n'existe pas de sollicitation latérale appliquée au palier 18 en raison des communications transversales existant au travers du matériau poreux. =

Des variantes de conception de la pompe décrite ci-

dessus sont possibles et le carter peut être par exemple rotatif, le matériau poreux étant relié de manière à pouvoir tourner avec lui. A titre d'exemple, une pompe de ce type peut donc remplacer

l'écope statique 50 disposée dans le compartiment rotatif 34.

Ceci implique une modification du compartiment 34 par rapport

à celui représenté à la Figure 1 de manière à l'étendre radia-

lement au-delà de la sortie du compartiment 36 pour que l'huile provenant de la sortie du compartiment 36 puisse être envoyée

à la partie radialement interne de la masse de matériau poreux.

Après son passage au travers du matériau, l'huile passe à une pression plus élevée de la périphérie radialement externe du compartiment dans un passage diffuseur pratiqué dans la struc- ture statique qui l'entoure. Une difficulté provenant de cette modification vient de ce qu'il est nécessaire de prévoir des joints à haute pression entre la structure statique et la

structure rotative pour éviter des fuites d'huile.

Bien que dans cette description on ait fait référence

au RETIMET comme constituant un matériau approprié pour réaliser

les compartiments, on peut naturellement utiliser d'autres ma-

tériaux0 Ce qu'on exige du matériau est qu'il soit suffisamment

rigide pour résister à la rotation, qu'il contienne des cellu-

les ou des interstices interconnectés de manière à ce qu'il soit poreux au liquide, et que la perte de pression du fluide, due à la friction, qu'il détermine,soit suffisamment basse pour

être acceptable.

En modifiant de façon appropriée l'arbre de la boîte à engrenages, le dispositif peut être constitué sous la forme d'un module Ienfichable0 rendant son remplacement facile, ou

bien en variante on peut remplacer les boulons 28 par un dispo-

sitif de fixation à dégagement rapide permettant de retirer le carter 13 et de le remplacer comme une cartouche en vue de

l'examen des filtres et des collecteurs de débris.

Du fait que tout l'air et toute l'huile provenant des chambres à palier peuvent être épurés dans des compartiments séparés, on peut citer comme perfectionnement complémentaire le

fait de raccorder les collecteurs de débris à des tubes de drai-

nage transparents disposés sur le côté externe du dispositif, permettant ainsi l'examen des débris sans avoir à retirer le dispositif.

Le dispositif tel qu'il est illustré est capable d'ef-

fectuér plusieurs opérations de pompage, de filtrage et d'épu-

ration nécessaires dans un système à huile d'une turbo-machine à gaz. L'invention comprend cependant des combinaisons de deux ou plusieurs fonctions quelconques éventuellement nécessaires dans tout autre installation industrielle o l'on traite des fluides. A titre d'exemple, une combinaison particulièrement utile est la combinaison d'un filtre et d'une pompe, tous les deux rotatifs, constitués par les compartiments 36 et 34, o un liquide contenant des salissures ou des débris de nature quelconque est envoyé dans le compartiment 36, les débris étant expulsés par la force centrifuge et le liquide débarrassédes

débris passant dans le compartiment adjacent 34 qui peut con-

tenir une écope telle que représentée et qui recu. le le lkqurde/ coulant sur la périphérie externe, ou qui peut contenir une pompe semblable à celle contenue dans le compartiment 64, pour

pomper le liquide4ropre et l'envoyer à un autre emplacement.

Selon une autre variante encore de l'invention, le dis-

positif est disposé dans la boite à engrenages 10 de la machine pour agir en tant que reniflard et pompe d'aspiration. Dans cette variante, le premier compartiment reçoit l'air provenant

de la boîte à engrenage que l'on désire évacuer vers l'exté-

rieur, et qui contient un brouillard d'huile que l'on désire séparer et récupérer. Ce compartiment pourrait agir d'une façon semblable au compartiment 41 décrit avec référence à la figure

2, mais l'air qui s'échappe par la sortie est envoyé directe-

ment à l'entrée d'un compartiment de pompage similaire au com-

partiment 64 de la figure 2. Du fait que la sortie de ce com-

partiment 64 est à la pression ambiante, la pression à l'entrée

est inférieure à la pression ambiante. De ce fait, cette dis-

position peut être utilisée pour réduire par aspiration la pression régnant dans la boîte à engrenages, ce qui permet de réduire la pression de l'air contenu dans les chambres à palier qui sont désaérées dans la boîte à engrenages, et d'économiser

de l'air comprimé prélevé du compresseur.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1 - Dispositif de traitement de fluide destiné à traiter un fluide constitué par au moins deux constituants de densités différentes, caractérisé en ce qu'il comprend un corps rigide et perméable au fluide enfermé à l'intérieur d'un premier compartiment (36), une entrée dans ce premier compartiment et destinée à l'admission du fluide dans le corps, des moyens d'entraînement pour entraîner en rotation le corps perméable au fluide et soumettre le fluide admis dans le corps à une force centrifuge pour provoquer une séparation substantielle de l'un des constituants à partir du fluide, une sortie (48) du premier compartiment (36) qui communique avec un second compartiment (34), le second compartiment comprenant un élément rotatif entraîné par les moyens d'entraînement pour soumettre les constituants séparés à une force centrifuge complémentaire

avant qu'ils ne quittent le dispositif.

2 - Dispositif de traitement de fluide selon la Revendication

1, caractérisé en ce que le second compartiment (34) comprend

une pompe.

3 - Dispositif de traitement de fluide selon la Revendication 2, caractérisé en ce que le second compartiment (34) contient une certaine quantité d'un matériau poreux rigide et perméable

au fluide, relié de manière à tourner avec les moyens d'en-

traînement, et en ce que le second compartiment comprend une entrée dans une région radialement interne de ce compartiment

et une sortie dans une région radialement externe de ce com-

partiment, et en ce que le constituant séparé est pompé pour parvenir de l'entrée à la sortie en passant au travers du

matériau poreux en rotation.

4 - Dispositif de traitement de fluide selon la Revendication 2, caractérisé en ce que l'élément rotatif est la structure

du compartiment (34) et en ce qu'il est prévu une écope-sta-

tique (50) reliée à une partie non rotative du dispositif,

laquelle écope s'étend à l'intérieur de la structure du com-

partiment rotatif (34) jusqu'à une position-adjacente à sa périphérie radialement externe, et en ce que des moyens sont prévus présentant un diamètre plus important que celui de

- 16

l'écope pour diriger un constituant liquide séparé du fluide du premier compartiment (36) dans le second compartiment (34)

d'o il est évacué en passant dans l'écope (50).

- Dispositif de traitement de fluide selon l'une des Revendi- cations 2 à 4, caractérisé en ce que deux des constituants du

fluide sont constitués par un liquide et par un matériau par-

ticulaire, et en ce qu'après séparation dans le premier compar-

timent (36), le liquide est envoyé dans le second compartiment

(34) en vue d'y être pompé du dispositif.

6 - Dispositif -de traitement de fluide selon l'une quelconque

des Revendications 2 à 4, caractérisé en ce que deux des cons-

tituants fluides sont constitués par un liquide et un gaz, et en ce qu'après séparation dans urkremier compartiment (36), le liquide est envoyé dans le second compartiment (34) pour y être

pompé du dispositif.

7 - Dispositif de traitement de fluide selon la Revendication 6, caractérisé en ce qu'il est prévu un autre compartiment (41) qui contient un corps perméable au fluide, relié aux moyens d'entraînement de manière à tourner avec eux et comprenant une entrée (52) adjacente à sa périphérie radialement externe et destinée au gaz séparé du fluide dans le premier compartiment une sortie de gaz à-la périphérie radialement la plus interne du corps et destinée au gaz ayant traversé le corps, une sortie de liquide à la périphérie radialement la plus externe du corps et destinée à tout liquide susceptible d'être contenu dans le gaz pénétrant dans l'entrée, et des moyens de passage pour transférer tout liquide quittant la sortie de liquide pour parvenir dans le second compartiment (34) en vue d'y être

pompé hors du dispositif.

8 - Dispositif de traitement de fluide selon la Revendication 1, caractérisé en ce que les deux constituants du fluide sont constitués par un liquide et par un gaz, et en ce qu'après

séparation dans un premier compartiment (36), le gaz est trans-

féré dans le second compartiment (34) dans lequel a lieu une séparation complémentaire du liquide et du gaz avant que le

gaz quitte le dispositif.

9 - Dispositif de traitement de fluide selon la Revendication

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2 ou 3, caractérisé en ce que deux des constituants du fluide sont constitués par un fluide et par un gaz, et en ce qu'après

séparation dans le premier compartiment (36), le gaz est trans-

féré dans le second compartiment (34) en vue d'y être pompé du dispositif. - Dispositif de traitement de fluide selon l'une quelconque

des Revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit

dispositif comprend un corps dont au moins une partie (12, 15) peut être entraînée en rotation par des moyens d'entraînement et en ce que les compartiments (34, 36, 38, 40) sont définis à l'intérieur de la partie rotative du corps et peuvent être

entraînés en rotation avec celle-ci.

il - Dispositif de traitement de fluide selon la Revendication

, caractérisé en ce que le matériau poreux contenu à l'inté-

rieur des compartiments (36, 38, 40, 41) est relié à ceux-ci

de manière à tourner avec eux.

12 - Dispositif de traitement de fluide selon l'une quelconque

des Revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un ou

plusieurs évidements (48) sont prévus dans la périphérie externe

du premier compartiment et présentent un diamètre plus impor-

tant que la sortie en vue de la collecte des débris formant

un élément constituant du fluide.

13 - Dispositif de traitement de fluide selon l'une quelconque

des Revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps

(12) est pourvu d'ailettes de refroidissement (54) sur sa sur-

face externe.

14 - Dispositif de traitement de fluide selon l'une quelconque

des Revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps

(14) comprend un autre compartiment (64)dans une partie stati-

que dudit corps, contenant une quantité supplémentaire de ma-

tériau poreux supportée de manière à pouvoir tourner à l'inté-

rieur du corps, des moyens pour envoyer un liquide de traite-

ment dans une partie (70) radialement interne du matériau poreux

et une sortie du compartiment (72) prévue à sa périphérie ra-

dialement externe, destinée à recevoir le liquide à une pression et à une vitesse plus élevées après son passage au travers du matériau, et communiquant avec un passage diffuseur (74) à

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l'intérieur du corps (14) pour augmenter encore plus la

pression du liquide.

- Système à huile de turbo-machine à gaz comprenant un dispositif de traitement de fluide, caractérisé en ce qu'il comporte un corps (14, 12), une partie (12) au moins de ce corps étant reliée de manière à pouvoir tourner avec des moyens d'entraînement (16, 15), une série de compartiments (36, 34) définis àl'intérieur de la partie rotative (12) du corps, un premier (36) desdits compartiments contenant une certaine quantité d'un matériau rigide et perméable au fluide, supporté de manière à pouvoir tournerkvec le corps (12), une

entrée pratiquée dans le compartiment pour recevoir un mélan-

ge d'air et d'huile provenant d'une chambre à palier de la machine, une sortie d'huile dudit compartiment dans une zone de celui-ci disposée radialement vers l'extérieur par rapport à l'entrée en vue de recevoir l'huile séparée qui a traversé le matériau, et une sortie d'air du compartiment destinée à recevoir l'air séparé qui a traversé le matériau, un second (34) desdits compartiments comprenant une entrée adjacente à sa périphérie radialement externe et communiquant avec la sortie d'huile, ledit secon4kompartiment contenant une écope

statique (50) s'étendant en direction de sa périphérie radia-

lement externe pour collecter l'huile pénétrant dans le com-

partiment et l'éliminer du dispositif, un troisième (41) desdits compartiments comprenant une entrée (51) adjacente à sa périphérie radialement externe et communiquant avec

ladite sortie d'air, ledit troisième compartiment (41) conte-

nant une certaine quantité d'un matériau rigide perméable au fluide et étant pourvu d'une sortie pour l'air dans la zone radialement la plus interne du matériau, la disposition étant

telle que l'air qui pénètre dans le troisième (41) comparti-

ment passe de l'entrée à la sortie en traversant le matériau et est soumis à la force centrifugé en vue d'éliminer toute l'huile subsistant encore à l'intérieur avant de quitter le

dispositif.

16- Application du dispositif selon l'une quelconque des Re-

vendications précédentes au traitement des huiles des turbo-

machines à gaz.