FR2684744A1 - Method for supplying the bearings of a turbocompressor with lubricating oil and implementation device - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé d'alimentation en huile de graissage des paliers d'un turbo-compresseur et dispositif de mise en oeuvre.Method for supplying lubricating oil to the bearings of a turbo-compressor and implementation device.
La présente invention concerne un procédé d'alimentation en huile de graissage des paliers d'un turbo-compresseur appartenant à un groupe d'au moins deux turbo-compresseurs destinés à la suralimentation en air, de type séquentiel, d'un moteur à combustion interne, ce turbo-compresseur étant susceptible d'être mis hors circuit lors de certaines séquences de fonctionnement du moteur. L'invention concerne également le dispositif de mise en oeuvre de ce procédé. The present invention relates to a method for supplying lubricating oil to the bearings of a turbo-compressor belonging to a group of at least two turbo-compressors intended for supercharging air, of sequential type, of a combustion engine. internal, this turbo-compressor being capable of being switched off during certain engine operating sequences. The invention also relates to the device for implementing this method.
On connaît, par le brevet CH 248 603, un dispositif permettant d'améliorer la qualité de la suralimentation en air d'un moteur
Diesel consistant à mettre hors circuit un ou plusieurs turbo-compresseurs lors du fonctionnement à puissance réduite.Patent CH 248 603 discloses a device making it possible to improve the quality of the air supercharging of an engine
Diesel consisting in switching off one or more turbo-compressors during operation at reduced power.
Cette mise hors circuit est habituellement réalisée automatiquement en fonction de l'évolution des paramètres de fonctionnement du moteur, en particulier de l'alimentation en carburant et de la vitesse. La mise hors circuit d'un turbo-compresseur est obtenue en fermant l'arrivée des gaz d'échappement à la turbine et, soit en fermant le conduit d'amenée d'air au compresseur, soit en fermant le conduit de refoulement d'air à la sortie du compresseur.This shutdown is usually performed automatically as a function of the evolution of the engine operating parameters, in particular the fuel supply and the speed. The shutdown of a turbo-compressor is obtained by shutting off the supply of exhaust gases to the turbine and either by shutting off the air supply duct to the compressor, or by closing the discharge duct. air at the compressor outlet.
En fonctionnement normal, les paliers d'un turbo-compresseur sont alimentés en huile sous faible pression. Pour éviter une fuite d'huile vers l'extérieur, on dispose des joints d'étanchéité sous forme de labyrinthe ou de segments qu'on soumet coté extérieur à une contre-pression obtenue en reliant la face externe du système d'étanchéité à l'air sous pression fourni par le compresseur. Cette liaison est interne au turbo-compresseur. Si un turbo-compresseur est mis hors circuit par obturation de la sortie du compresseur, il est alors nécessaire d'installer un conduit entre la conduite générale d'air de suralimentation alimentée par les autres turbo-compresseurs encore en service et le circuit interne du turbo-compresseur mis hors circuit pour continuer d'assurer la mise en pression de la face extérieure du système d'étanchéité. In normal operation, the bearings of a turbo-compressor are supplied with oil under low pressure. To avoid an oil leak to the outside, the seals are available in the form of a labyrinth or segments which are subjected on the outside side to a back pressure obtained by connecting the external face of the sealing system to the pressurized air supplied by the compressor. This connection is internal to the turbo-compressor. If a turbo-compressor is switched off by shutting off the compressor outlet, it is then necessary to install a duct between the general charge air line supplied by the other turbo-compressors still in service and the internal circuit of the turbo-compressor switched off to continue to pressurize the external face of the sealing system.
L'arrêt du turbo-compresseur étant lié à une baisse de la puissance du moteur, donc de la pression d'air, l'effet conjugué de la disparition des phénomènes dynamiques favorables au maintien de l'étanchéité et de l'affaiblissement de la pression d'air peut conduire à une fuite de l'huile de graissage vers l'extérieur du système d'étanchéité. The shutdown of the turbo-compressor being linked to a drop in engine power, and therefore in air pressure, the combined effect of the disappearance of dynamic phenomena favorable to maintaining the seal and the weakening of the Air pressure can cause the lubricating oil to leak out of the sealing system.
Pour remédier à cet inconvénient, on propose selon la présente invention de fermer ou d'ouvrir selon les cas le circuit d'alimentation en huile de graissage des paliers de chaque turbo-compresseur susceptible d'être mis hors circuit, ce circuit étant ouvert lorsque le turbo-compresseur correspondant est en rotation et étant fermé lorsqu'il n'est pas en rotation. To overcome this drawback, it is proposed according to the present invention to close or open as appropriate the lubricating oil supply circuit of the bearings of each turbo-compressor capable of being switched off, this circuit being open when the corresponding turbo-compressor is in rotation and being closed when it is not in rotation.
L'invention a donc pour objet un procédé d'alimentation en huile de graissage des paliers d'un turbo-compresseur appartenant à un groupe d'au moins deux turbo-compresseurs destinés à la suralimentation en air, de type séquentiel, d'un moteur à combustion interne, ce turbo-compresseur étant susceptible d'être mis hors circuit lors de certaines séquences de fonctionnement du moteur, le procédé étant caractérisé en ce que l'on coupe l'alimentation en huile de graissage dudit turbo-compresseur lorsqu'il est mis hors circuit, cette alimentation étant rétablie lorsque ledit turbo-compresseur est remis en circuit. The subject of the invention is therefore a method of supplying lubricating oil to the bearings of a turbo-compressor belonging to a group of at least two turbo-compressors intended for supercharging air, of sequential type, of a internal combustion engine, this turbo-compressor being capable of being switched off during certain engine operating sequences, the method being characterized in that the supply of lubricating oil to said turbo-compressor is cut off when it is switched off, this supply being restored when said turbo-compressor is switched back on.
L'invention a aussi pour objet un dispositif d'alimentation en huile de graissage des paliers d'un turbo-compresseur appartenant à un groupe d'au moins deux turbo-compresseurs destinés à la suralimentation en air, de type séquentiel, d'un moteur à combustion interne, ce turbo-compresseur étant susceptible d'être mis hors circuit lors de certaines séquences de fonctionnement du moteur, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant la coupure de l'alimentation en huile de graissage dudit turbo-compresseur lorsque ce turbo-compresseur est mis hors-circuit, ces moyens permettant de rétablir l'alimentation en huile de graissage de ce turbo-compresseur lors de sa remise en circuit. The invention also relates to a device for supplying lubricating oil to the bearings of a turbo-compressor belonging to a group of at least two turbo-compressors intended for supercharging air, of sequential type, of a internal combustion engine, this turbo-compressor being capable of being switched off during certain engine operating sequences, the device being characterized in that it comprises means enabling the supply of lubricating oil to be cut off to said turbo-compressor when this turbo-compressor is switched off, these means making it possible to restore the supply of lubricating oil to this turbo-compressor when it is switched back on.
Les moyens permettant la coupure et le rétablissement de l'alimentation en huile de graissage peuvent comprendre une vanne placée sur une conduite assurant cette alimentation. The means for cutting off and restoring the supply of lubricating oil may comprise a valve placed on a pipe ensuring this supply.
Ces moyens de coupure et de rétablissement de l'alimentation en huile de graissage peuvent avantageusement être commandés par des moyens de détection de la mise hors circuit du turbo-compresseur et de sa remise en circuit. These means for cutting and re-establishing the supply of lubricating oil can advantageously be controlled by means for detecting the deactivation of the turbo-compressor and its return to circuit.
Ces moyens de détection peuvent comprendre un capteur de vitesse de rotation installé sur le turbo-compresseur susceptible d'être mis hors circuit. These detection means may include a speed sensor installed on the turbo-compressor capable of being switched off.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels
- la figure 1 illustre le principe connu de l'association de deux turbo-compresseurs dont l'un peut être mis hors circuit,
- la figure 2 est une vue de détail simplifiée d'un turbo compressseur dont la conduite d'alimentation en huile de graissage peut être fermée ou ouverte selon le procédé de l'invention.The invention will be better understood and other advantages and features will appear on reading the description which follows, given without limitation, accompanied by the appended drawings among which
FIG. 1 illustrates the known principle of the association of two turbo-compressors, one of which can be switched off,
- Figure 2 is a simplified detail view of a turbo compressor whose supply line for lubricating oil can be closed or opened according to the method of the invention.
Sur la figure 1, on a représenté de manière symbolique les deux turbo-compresseurs 10 et 20 d'un moteur Diesel. Le turbo-compresseur 10 comprend une turbine 11 associée par un arbre 13 à un compresseur 12. Le turbo-compresseur 20 comprend une turbine 21 associée par un arbre 23 à un compresseur 22. In Figure 1, there is shown symbolically the two turbochargers 10 and 20 of a diesel engine. The turbo-compressor 10 comprises a turbine 11 associated by a shaft 13 with a compressor 12. The turbo-compressor 20 comprises a turbine 21 associated by a shaft 23 with a compressor 22.
Des conduites 1, 14 et 24 permettent d'amener les gaz d'échappement du moteur non représenté aux entrées des turbines 11 et 21. Des conduites 15, 25 et 2 permettent d'évacuer les gaz en sortie des turbines 11 et 21 vers une cheminée d'évacuation. Lines 1, 14 and 24 make it possible to bring the exhaust gases from the engine, not shown, to the inputs of the turbines 11 and 21. Lines 15, 25 and 2 make it possible to evacuate the gases leaving the turbines 11 and 21 to a exhaust chimney.
Des conduites 3, 16 et 26 permettent l'introduction d'air dans les compresseurs 12 et 22. Des conduites 4, 17 et 27 permettent le refoulement de l'air compressé vers l'admission d'air du moteur. Lines 3, 16 and 26 allow the introduction of air into the compressors 12 and 22. Lines 4, 17 and 27 allow the discharge of the compressed air to the engine air intake.
Lors d'un fonctionnement à basse charge du moteur le turbo-compresseur 20 est mis hors circuit, le turbo-compresseur 10 étant seul en service. La mise hors circuit du turbo-compresseur 20 peut être obtenue en fermant l'arrivée des gaz d'échappement à la turbine 21 en fermant la vanne 28 située sur la conduite 24 et en obturant la sortie du compresseur 22 par fermeture de la vanne 29 située sur la conduite 27. During a low load operation of the engine, the turbo-compressor 20 is switched off, the turbo-compressor 10 being alone in service. The shutdown of the turbo-compressor 20 can be obtained by closing the supply of exhaust gases to the turbine 21 by closing the valve 28 located on the pipe 24 and by closing the outlet of the compressor 22 by closing the valve 29 located on line 27.
Il est connu d'installer un conduit de secours 18 entre la conduite 17 d'air de suralimentation et le circuit interne du turbo-compresseur 20. It is known to install an emergency pipe 18 between the charge air pipe 17 and the internal circuit of the turbo-compressor 20.
Comme il a été dit plus haut, cette solution ne s'avère pas satisfaisante. As mentioned above, this solution is not satisfactory.
La vue de détail représentée à la figure 2 montre le bâti 31 d'un turbo-compresseur utilisant le procédé de l'invention. T indique le côté turbine et C le côté compresseur. L'arbre 32 est commun à la turbine et au compresseur. Il est solidaire d'un côté de la roue 33 de la turbine et, de l'autre côté, de la roue 34 du compresseur. L'arbre est supporté par le bâti 31 par l'intermédiaire de paliers lisses 35 et 36. Autour de l'arbre 32 et entre les paliers, une cavité dans le corps du bâti constitue une chambre d'arrivée d'huile 37. L'huile parvient à la chambre 37 grâce à la conduite 38. Elle est évacuée par la chambre d'évacuation 39 et l'orifice 40 par une conduite 41. Des segments d'étanchéité 42 et 43 sont disposés entre l'arbre 32 et le bâti pour contenir l'huile de graissage des paliers.Chaque espace annulaire, compris entre l'arbre et le bâti et délimité d'une part par un palier et d'autre part par un segment, est relié par des canaux 44 et 45 à la chambre d'évacuation d'huile. The detailed view shown in Figure 2 shows the frame 31 of a turbo-compressor using the method of the invention. T indicates the turbine side and C the compressor side. The shaft 32 is common to the turbine and to the compressor. It is integral on one side with the wheel 33 of the turbine and, on the other side, with the wheel 34 of the compressor. The shaft is supported by the frame 31 by means of plain bearings 35 and 36. Around the shaft 32 and between the bearings, a cavity in the body of the frame constitutes an oil inlet chamber 37. L oil reaches the chamber 37 through the line 38. It is discharged through the discharge chamber 39 and the orifice 40 through a line 41. Sealing segments 42 and 43 are arranged between the shaft 32 and the frame to contain the lubricating oil of the bearings. Each annular space, included between the shaft and the frame and delimited on the one hand by a bearing and on the other hand by a segment, is connected by channels 44 and 45 to the oil discharge chamber.
Les gaz d'échappement sont refoulés de l'arrivée 46 des gaz d'échappement vers la sortie 47 de la turbine. The exhaust gases are discharged from the inlet 46 of the exhaust gases to the outlet 47 of the turbine.
L'air entrant dans le compresseur par l'arrivée d'air 51 est refoulé par la sortie 52 du compresseur. The air entering the compressor through the air inlet 51 is discharged through the outlet 52 of the compressor.
L'étanchéité des paliers est réalisée en opposant à la pression de l'huile sur les segments la pression de l'air de suralimentation issue de l'arrière de la roue du compresseur. Entre la roue 34 du compresseur et le bâti il existe un canal 53 qui permet d'amener de l'air sous pression du côté externe du segment 42. Côté turbine cette pression d'air est amenée par le canal interne 54. The bearings are sealed by opposing the pressure of the charge air from the rear of the compressor wheel to the oil pressure on the segments. Between the wheel 34 of the compressor and the frame there is a channel 53 which makes it possible to bring pressurized air from the external side of the segment 42. On the turbine side this air pressure is supplied by the internal channel 54.
Selon l'invention, on installe une vanne 55 sur la conduite 38 d'amenée d'huile. Une telle vanne peut être installée sur chaque conduite d'alimentation en huile de graissage des paliers de compresseur de tout turbo-compresseur susceptible d'être mis hors circuit. La vanne est ouverte lorsque le turbo-compresseur est en rotation et fermée lorsqu'il n'est pas en rotation. According to the invention, a valve 55 is installed on the pipe 38 for supplying oil. Such a valve can be installed on each line supplying lubricating oil to the compressor bearings of any turbo-compressor capable of being switched off. The valve is open when the turbo-compressor is rotating and closed when it is not rotating.
Selon une variante de l'invention, un capteur de vitesse de rotation est installé sur chaque turbo-compresseur susceptible d'être mis hors circuit de façon que la détection de l'arrêt du turbo-compresseur soit un préalable à la fermeture de la vanne qui lui est associée. La réouverture de cette vanne est un préalable à la remise en route du turbo-compresseur. According to a variant of the invention, a speed sensor is installed on each turbo-compressor capable of being switched off so that the detection of the shutdown of the turbo-compressor is a prerequisite for closing the valve. associated with it. Reopening this valve is a prerequisite for restarting the turbo-compressor.
Lorsqu'une décision d'arrêt d'un turbo-compresseur intervient, on ferme la vanne d'admission des gaz d'échappement à la turbine correspondante et on ferme la vanne de fourniture d'air du compresseur correspondant. On ferme ensuite la vanne de la conduite d'alimentation en huile de graissage des paliers de ce turbo-compresseur après avoir vérifié qu'il n'est pas en rotation ou que la vitesse de rotation est en-dessous d'un seuil qui autorise l'absence de circulation d'huile de graissage. When a decision to stop a turbo-compressor is made, the valve for the admission of exhaust gases to the corresponding turbine is closed and the valve for supplying air to the corresponding compressor is closed. The valve of the lubricating oil supply line of the bearings of this turbo-compressor is then closed after checking that it is not rotating or that the rotation speed is below a threshold which allows no circulation of lubricating oil.
Lorsqu'un turbo-compresseur arrêté doit être remis en circuit, on ouvre d'abord la vanne de la conduite d'alimentation en huile de graissage des paliers. On ouvre ensuite la vanne d'admission des gaz d'échappement à la turbine correspondante et on ouvre la vanne de fourniture d'air du compresseur correspondant. When a stopped turbo-compressor has to be restarted, the valve on the bearing lubricating oil supply line is first opened. The exhaust gas inlet valve to the corresponding turbine is then opened and the air supply valve to the corresponding compressor is opened.
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Publications (1)
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- 1991-12-06 FR FR9115160A patent/FR2684744A1/en active Pending
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