FR2687454A1

FR2687454A1 - Device for adjusting an oil supply

Info

Publication number: FR2687454A1
Application number: FR9201867A
Authority: FR
Inventors: Denece Franck; Roger; Denis; Friedel Jerome
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1992-02-19
Filing date: 1992-02-19
Publication date: 1993-08-20
Anticipated expiration: 2012-02-19
Also published as: FR2687454B1

Abstract

Device for supplying a bearing with oil from a tank (1). A source of gas is connected by a gas pipe (8, 10) to the oil pipe (6, 7) upstream of the pump (2). The gas pipe (8, 10) includes a significant narrowing in cross-section which gives rise to a pressure head loss which can be varied rapidly with the speed of the pump and the flow rate drawn in, whereas the pressure head loss in the oil pipe is substantially constant, so that gas is drawn in at low speeds of the pump and lubrication takes place at high speeds, when the outside (12) of the bearing chamber (11) is at a sufficient pressure for any leak of oil from the bearing (3) to be prevented. Application to the compressors of aircraft engines.

Description

DISPOSITIF DE REGLAGE D'ALIMENTATION EN HUILE
DESCRIPTION
L'invention se rapporte à un dispositif de réglage d'alimentation en huile d'un endroit à lubrifier tel qu'un palier à roulement à billes.OIL SUPPLY ADJUSTING DEVICE
DESCRIPTION
The invention relates to a device for adjusting the oil supply to a place to be lubricated, such as a ball bearing.

De tels paliers sont rencontrés notamment dans les compresseurs de moteurs d'avion. Il ,est nécessaire de les lubrifier activement par un jet d'huile ou un brouillard d'huile permanent qui retombe ensuite avant d'être évacué. Le palier est isolé des endroits avoisinants que L'huile pourrait polluer par des joints d'étanchéité. Le volume du palier enclos par ces joints est maintenu en dépression par rapport au volume extérieur, ce qui évite toute fuite d'aérosol du palier. Le volume du palier est en effet à une pression sensiblement constante grâce à sa communication avec le circuit de récupération d'huile, alors que les volumes extérieurs au palier, notamment ceux du compresseur, sont à une pression généralement bien supérieure a cause du gaz comprimé qui les emplit.Mais il n'en est pas de même quand le moteur tourne à bas régime, c'està-dire au ralenti ou en régime de ventilation sans allumage. La pression de l'air des volumes extérieurs est alors faible et peut même devenir inférieure à celle du volume du palier. Des fuites d'huile sont alors inévitables. Such bearings are encountered in particular in compressors of aircraft engines. It is necessary to actively lubricate them with an oil jet or a permanent oil mist which then falls before being discharged. The bearing is insulated from the neighboring places that the oil could pollute by seals. The volume of the bearing enclosed by these seals is maintained in depression relative to the external volume, which avoids any aerosol leakage from the bearing. The volume of the bearing is in fact at a substantially constant pressure thanks to its communication with the oil recovery circuit, while the volumes outside the bearing, in particular those of the compressor, are at a pressure generally much higher because of the compressed gas. But it is not the same when the engine is running at low speed, that is to say at idle or in ventilation mode without ignition. The air pressure of the external volumes is then low and may even become lower than that of the bearing volume. Oil leaks are therefore inevitable.

Des dispositifs ont déjà été proposés pour éviter cette inversion de pression ou en combattre les conséquences. Dans le brevet américain 4 245 465, une soupape double est intercalée entre le réservoir d'huile, la pompe à huile et le palier. Elle est repoussée par la pression d'huile et conçue pour qu'aux bas régimes du moteur, où la pompe ne communique qu'une faible pression à l'huile, toute l'huile pompée passe dans un conduit de dérivation où elle retourne directement au réservoir ; quand Le régime du moteur devient plus important, une proportion de pLus en plus grande du débit d'huile passe dans le conduit qui aboutit au palier grâce à l'augmentation de la pression. Ce dispositif présente néanmoins l'inconvénient qu'une partie de l'huile reste renvoyée au réservoir pour presque tous les régimes du moteur, ce qui est une perte.La soupape provoque aussi une perte de charge relativement importante. Devices have already been proposed to avoid this pressure reversal or to combat its consequences. In US Patent 4,245,465, a double valve is interposed between the oil tank, the oil pump and the bearing. It is pushed back by the oil pressure and designed so that at low engine speeds, where the pump communicates only low oil pressure, all the pumped oil passes through a bypass line where it returns directly to the tank; when the engine speed becomes higher, a greater proportion of the oil flow passes through the line which ends at the bearing thanks to the increase in pressure. However, this device has the disadvantage that part of the oil remains returned to the tank for almost all engine speeds, which is a loss. The valve also causes a relatively large pressure drop.

Dans Le brevet français 2 526 866, la pression de L'huile commande les déplacements d'un clapet qui obture plus ou moins le conduit d'évacuation du palier. Quand-La pression d'huile diminue, Le clapet s'ouvre pour favoriser l'évacuation du palier et éviter ainsi toute surpression à l'intérieur. Ce dispositif n'a pas d'effet sur l'alimentation en huile. On peut craindre que le dimensionnement et la conception des pièce s du circuit et notamment du clapet ne soient difficiles si une précision suffisante est demandée. In French patent 2,526,866, the pressure of the oil controls the movements of a valve which more or less closes the discharge pipe of the bearing. When-The oil pressure decreases, The valve opens to promote the evacuation of the bearing and thus avoid any overpressure inside. This device has no effect on the oil supply. It is to be feared that the dimensioning and design of the parts of the circuit and in particular of the valve will be difficult if sufficient precision is requested.

Le but fondamental de l'invention est de couper totalement L'alimentation en huile auxbas régimes du moteur sans que la lubrification soit entravée aux autres régimes. The fundamental object of the invention is to completely cut off the oil supply at low engine speeds without lubrication being hindered at other speeds.

Le dispositif de réglage d'alimentation exposé ici comprend, outre le réservoir d'huile, la pompe à huile, le conduit amont reliant le réservoir à la pompe et le conduit aval reliant la pompe à
L'endroit à lubrifier, une source de gaz reliée au conduit amont par un conduit de gaz muni d'un rétrécissement de section.The feed control device described here comprises, in addition to the oil tank, the oil pump, the upstream pipe connecting the tank to the pump and the downstream pipe connecting the pump to
The place to lubricate, a gas source connected to the upstream pipe by a gas pipe provided with a narrowing of section.

Il est avantageux que ce dispositif comprenne encore un clapet connu en soi de surpression d'huile et à soupape de forme cylindrique dont une face d'extrémité donne sur un conduit de surpression débouchant dans le conduit aval. Le conduit de gaz passe alors à travers le clapet par une extrémité de la soupape opposée à la face d'extrémité et une face
Latérale de la soupape. Le dispositif peut alors être construit à partir du dispositif déjà connu presque sans modifications.It is advantageous that this device also comprises a valve known per se for oil overpressure and with a valve of cylindrical shape, one end face of which gives onto a pressure relief conduit opening into the downstream conduit. The gas pipe then passes through the valve through one end of the valve opposite the end face and a face
Lateral of the valve. The device can then be constructed from the already known device almost without modifications.

La face d'extrémité donnant sur le conduit de surpression comporte alors avantageusement un perçage de communication avec une portion du conduit de gaz comprise dans le clapet, le perçage étant de section rétrécie en comparaison du conduit de surpression. Une purge du conduit de gaz est alors automatiquement obtenue quand l'alimentation en huile est normale. La source de gaz peut coïncider avec une partie supérieure vide d'huile du réservoir d'huile ou peut être un élément distinct des autres. Dans ce dernier cas, on prévoit généralement un clapet anti-retour sur le conduit de gaz pour empêcher toute circulation d'huile ou de fluide en général vers la source de gaz. The end face overlooking the overpressure duct then advantageously comprises a bore for communication with a portion of the gas duct included in the valve, the bore being of narrowed section in comparison with the overpressure duct. A purge of the gas pipe is then automatically obtained when the oil supply is normal. The gas source may coincide with an oil-free upper part of the oil tank or may be a separate element from the others. In the latter case, a non-return valve is generally provided on the gas pipe to prevent any circulation of oil or fluid in general towards the gas source.

On va maintenant expliquer l'invention plus en détail à L'aide des figures jointes à titre non limitatif :
- la figure 1 est une vue générale des principaux éléments du dispositif,
- la figure 2 est une vue d'un clapet de surpression, et
- les figures 3 et 4 représentent le fonctionnement de deux modes de réalisation de l'invention.The invention will now be explained in more detail with the aid of the figures attached without limitation:
FIG. 1 is a general view of the main elements of the device,
FIG. 2 is a view of a pressure relief valve, and
- Figures 3 and 4 show the operation of two embodiments of the invention.

Les éléments principaux de la figure 1 consistent en un réservoir d'huile 1, une pompe 2 à huile dont la vitesse de rotation dépend de celle du compresseur dans lequel elle est implantée, un palier 3 à roulement à billes, une source de gaz 4 et un clapet de surpression 5. Le réservoir d'huile 1 est relié à la pompe 2 par un conduit amont 6 et la pompe 2 au palier 3 par un conduit aval 7. Le clapet de surpression 5 est relié au conduit amont 6 par une branche amont de dérivation 8 et au conduit aval 7 par une branche aval de dérivation 9. La source de gaz 4 est enfin reliée au clapet de surpression 5 par un conduit de gaz 10. Le palier 3 est enfermé dans une chambre 11 séparée du volume à protéger 12 par des joints d'étanchéité 13. The main elements of Figure 1 consist of an oil tank 1, an oil pump 2 whose speed of rotation depends on that of the compressor in which it is installed, a bearing 3 with ball bearings, a gas source 4 and a pressure relief valve 5. The oil tank 1 is connected to the pump 2 by an upstream pipe 6 and the pump 2 to the bearing 3 by a downstream pipe 7. The pressure relief valve 5 is connected to the upstream pipe 6 by a upstream branch of branch 8 and downstream conduit 7 by a branch downstream of branch 9. The gas source 4 is finally connected to the pressure relief valve 5 by a gas conduit 10. The bearing 3 is enclosed in a chamber 11 separate from the volume to be protected 12 by seals 13.

Le clapet de surpression 5 est représenté à
la figure 2. Il comprend un corps 17 percé d'orifices de raccordement aux branches de dérivation 8 et 9 et au conduit de gaz 10. Une soupape 18 cylindrique et creuse y coulisse ; elle est terminée par une face inférieure 19 plane et munie d'un perçage 20 qui correspond à un rétrécissement de section important de la branche aval de dérivation 9, à L'extrémité de laquelle il débouche.The pressure relief valve 5 is shown at
FIG. 2. It comprises a body 17 pierced with orifices for connection to the branch branches 8 and 9 and to the gas pipe 10. A cylindrical and hollow valve 18 slides there; it is terminated by a flat lower face 19 and provided with a bore 20 which corresponds to a narrowing of significant section of the downstream branch of branch 9, at the end of which it opens.

L'extrémité opposée 21 de la soupape 18 est ouverte et ne porte pas de face d'extrémité, mais le conduit de gaz 10 est terminé par un rétrécissement de section 22 qui débouche à l'intérieur de la soupape 18 en s'étendant à travers l'extrémité opposée 21. On peut considérer que le conduit de gaz 10 se prolonge dans la soupape 18 et communique avec le conduit amont de dérivation 8 à la faveur d'un perçage 23 qui traverse la paroi circulaire de la soupape 18. Quand une surpression d'huile est produite dans le conduit aval 7, cette pression vient peser sur la face inférieure 19 de la soupape 18 pour la soulever contre l'action d'un ressort qu'elle contient, ce qui ouvre une communication entre les deux branches 8 et 9 du circuit de dérivation. La surpression cesse immédiatement.Un clapet de surpression fonctionnant ainsi existe déjà, mais il ne possède pas l'extrémité du conduit de gaz 10 ni les deux rétrécissements de section 20 et 22 qui le transforment aux fins d'aménagement de l'invention.The opposite end 21 of the valve 18 is open and does not have an end face, but the gas duct 10 is terminated by a narrowing of section 22 which opens into the interior of the valve 18 extending to through the opposite end 21. It can be considered that the gas pipe 10 extends into the valve 18 and communicates with the upstream bypass pipe 8 by means of a bore 23 which passes through the circular wall of the valve 18. When an overpressure of oil is produced in the downstream conduit 7, this pressure comes to weigh on the lower face 19 of the valve 18 to lift it against the action of a spring which it contains, which opens a communication between the two branches 8 and 9 of the branch circuit. Overpressure ceases immediately. A pressure relief valve operating in this way already exists, but it does not have the end of the gas pipe 10 nor the two narrowing sections 20 and 22 which transform it for the purposes of fitting out the invention.

Le dispositif de La figure 3 est particulier en ce que la source de gaz 4a coincide avec La partie supérieure vide d'huile d'un réservoir d'huile 1 qui n'est pas complètement rempli. Le conduit de gaz 10a aboutit donc au sommet du réservoir d'huile 1. Le conduit amont 6 comporte d'autre part une élévation en altitude entre Le réservoir d'huile 1 et la pompe 2. The device of FIG. 3 is particular in that the gas source 4a coincides with the upper oil-empty part of an oil tank 1 which is not completely filled. The gas pipe 10a therefore terminates at the top of the oil tank 1. The upstream pipe 6 also has an elevation between the oil tank 1 and the pump 2.

Cette élévation d'altitude peut être constituée si le réservoi r d'huile 1 comporte un tube intérieur 24, faisant partie du conduit amont 6, dont l'entrée 25 débouche au fond du réservoir d'huile 1 et qui s'élève ensuite un peu au-dessus du niveau d'huile 26 avant de sorti r du réservoir d'huile 1. Le conduit amont 6 est horizontal hors du réservoir d'huile 1.This elevation can be constituted if the oil reservoir 1 has an inner tube 24, forming part of the upstream conduit 6, the inlet 25 of which opens at the bottom of the oil reservoir 1 and which then rises a slightly above the oil level 26 before leaving r from the oil tank 1. The upstream duct 6 is horizontal outside the oil tank 1.

Sa section est pratiquement constante sur toute sa longueur et ses coudes arrondis, ce qui n'introduit que peu de résistance à l'écoulement. Its section is practically constant over its entire length and its rounded elbows, which introduces little resistance to flow.

Quand la pompe 2 est arrêtée ou à un faible régime, elLe n'aspire que de l'air de la source de gaz 4 par l'intermédiaire du conduit de gaz 10a qui passe ensuite, dans la réalisation décrite, par L'intérieur de la soupape 18 et par la branche aval de dérivation 8. L'huile ne s'élève presque pas au-dessus du niveau 26 et demeure donc dans le tube intérieur 24. Quand le régime de la pompe 2 devient supérieur à un régime d'amorçage, le rétrécissement de section 22 provoque une perte de charge dynamique dans l'écoulement d'air qui devient supérieure à la perte de charge statique produite par l'élévation en altitude dans le conduit amont 6 : c'est alors L'huile qui est aspirée et envoyée vers Le palier 3. Le rétrécissement de section 20 a pour effet de purger la branche aval de dérivation 8, le conduit de gaz 10 et l'intérieur de la soupape 18 de l'air qu'ils contiennent, car de l'huile ayant coulé par la branche amont de dérivation 9 les remplit après peu de temps. On évite ainsi toute irruption accidentelle d'air pendant La Lubrification. Si une surpression d'huile est produite, la soupape 18 est déplacée comme à l'ordinaire. When the pump 2 is stopped or at a low speed, it only sucks air from the gas source 4 via the gas conduit 10a which then passes, in the embodiment described, through the interior of the valve 18 and by the downstream branch of branch 8. The oil hardly rises above the level 26 and therefore remains in the inner tube 24. When the speed of the pump 2 becomes higher than a speed of priming, the narrowing of section 22 causes a dynamic pressure drop in the air flow which becomes greater than the static pressure drop produced by the elevation in altitude in the upstream duct 6: it is then The oil which is sucked and sent to the bearing 3. The narrowing of the section 20 has the effect of purging the downstream branch of branch 8, the gas pipe 10 and the interior of the valve 18 of the air which they contain, because of the oil having flowed through the upstream branch of branch 9 fills them after a short time. e time. This avoids any accidental burst of air during lubrication. If an oil overpressure is produced, the valve 18 is moved as usual.

Dans la réalisation de la figure 4, le
conduit de gaz 10b s'étend entre une source 4b de gaz autonome qui peut être une conduite parcourue par de
l'air originaire d'un compresseur auquel le palier 3 appartient. Le conduit de gaz 10b comporte alors un clapet anti-retour 27 non loin du clapet de surpression 5. Le clapet anti-retour 27 comporte un entonnoir 28 qui s'ouvre vers le clapet de surpression 5 et qu'une bille 29 repoussée par un ressort 30 peut venir obstruer.Dans cette réalisation, l'air originaire de la source de gaz 4b circule encore dans le conduit de gaz 10b aux faibles régimes du moteur et de la pompe 2, maintient le clapet anti-retour 27 ouvert et s'écoule dans les différents conduits et en particulier dans le conduit amont 6, le conduit aval 7 et la branche aval de dérivation 8. Son énergie Lui permet de souffler dans le tube intérieur 24 pour en chasser toute
L'huile. On garantit donc encore mieux que dans la réalisation précédente qu'aucune huile n'aboutit au palier 3. Mais quand le régime du compresseur augmente,
Le débit aspiré par la pompe 2 devient supérieur au débit qui peut passer par le conduit de gaz 10b à cause du rétrécissement de section 22 qui ici encore produit une grosse perte de charge. L'huile peut alors pénétrer dans le conduit amont 6 et lubrifier. De plus, le clapet anti-retour 27 se ferme peu à peu si on fait baisser la pression dans la source de gaz 4b, ce qui peut être réalisé par des moyens à vanne asservie établis sur la source de gaz 4b en amont du raccordement au conduit de gaz lOb. De tels moyens sont jugés suffisamment connus pour qu'aucune description pLus détaillée ne soit jugée nécessaire. Aux régimes élevés du moteur, l'écoulement dans la source de gaz 4b est totalement coupé, le clapet anti-retour 27 est fermé et L'huile est seule pompée. Dans cette réalisation, le perçage 20 n'est pas utile. Un autre intéret du clapet anti-retour 27 est d'empêcher les fuites d'huile ou de les limiter vers la source de gaz 4b. In the embodiment of FIG. 4, the
gas pipe 10b extends between a source 4b of autonomous gas which can be a pipe traversed by
the air originating from a compressor to which the bearing 3 belongs. The gas pipe 10b then comprises a non-return valve 27 not far from the pressure relief valve 5. The non-return valve 27 comprises a funnel 28 which opens towards the pressure relief valve 5 and that a ball 29 pushed back by a spring 30 may come to obstruct. In this embodiment, the air originating from the gas source 4b still circulates in the gas pipe 10b at low engine and pump speeds 2, keeps the non-return valve 27 open and s' flows in the various conduits and in particular in the upstream conduit 6, the downstream conduit 7 and the downstream branch of branch 8. Its energy allows it to blow in the internal tube 24 to drive out any
The oil. It is therefore even better guaranteed than in the previous embodiment that no oil ends up at stage 3. But when the speed of the compressor increases,
The flow sucked by the pump 2 becomes greater than the flow which can pass through the gas pipe 10b because of the narrowing of section 22 which here again produces a large pressure drop. The oil can then enter the upstream duct 6 and lubricate. In addition, the non-return valve 27 closes little by little if the pressure in the gas source 4b is lowered, which can be achieved by means of controlled valve established on the gas source 4b upstream of the connection to the gas pipe lOb. Such means are considered to be sufficiently known that no more detailed description is deemed necessary. At high engine speeds, the flow in the gas source 4b is completely cut off, the non-return valve 27 is closed and the oil is only pumped. In this embodiment, the bore 20 is not useful. Another advantage of the non-return valve 27 is to prevent oil leaks or to limit them towards the gas source 4b.

Claims

1. Device for adjusting the supply of a place to be lubricated (3) such as an oil rolling bearing, comprising an oil reservoir (1), an oil pump (2), an upstream conduit (6 ) connecting the reservoir to the pump and a downstream conduit (7) connecting the pump to

The place to Lubricate, characterized in that it comprises a gas source (4) connected to the upstream pipe by a gas pipe (10) provided with a narrowing of section (22).

2. Oil supply adjustment device according to claim 1, characterized in that it comprises an oil pressure relief valve (5) with valve (18) of cylindrical shape, one end face (19) of which gives on an overpressure conduit (9) opening into the avaL conduit (7), the gas conduit (10) passing through the valve (5), through one end (21) of the valve opposite to the end face and a side face of the valve.

3. Oil supply adjustment device according to claim 2, characterized in that the end face giving onto the overpressure duct comprises a hole (20) for communication with a portion of the gas duct included in the valve, the bore being of narrowed section in comparison with the overpressure duct (9).

4. Oil supply adjusting device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the gas source (4a) coincides with an upper part, empty of oil, of the oil tank (1 ).

5. An oil supply adjusting device according to claim 4, characterized in that the upstream conduit (6) has an elevation (24) towards the pump.

6. huiLe supply adjustment device according to any one of claims 1 to 3, characterized by a non-return valve (27) on the gas pipe (10b) which is arranged to prevent any circulation of fluid to the gas source (4b).