FR3085191A1 - Un turbocompresseur ayant un manchon de palier dote d'entailles d'extremite axiale - Google Patents

Un turbocompresseur ayant un manchon de palier dote d'entailles d'extremite axiale Download PDF

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Abstract

Le turbocompresseur (1) comporte un arbre d'entraînement (3) ; au moins un rouet (7) relié à l'arbre d'entraînement (3) ; un moteur électrique (8) configuré pour entraîner en rotation l'arbre d'entraînement (3) ; un agencement de palier de butée configuré pour limiter un mouvement axial de l'arbre d'entraînement (3) ; un manchon de palier (16) comportant une partie de palier radial (18) configuré pour supporter en rotation l'arbre d'entraînement (3), une partie de manchon (19) entourant la partie de palier radial (18) et comportant une face d'extrémité axiale qui est tournée vers l'au moins un rouet (7) et une surface de contact (23) qui est située au niveau de la face d'extrémité axiale et qui est configurée pour coopérer avec l'agencement de palier de butée ; un espacement annulaire (21) formé entre la partie de palier radial (18) et la partie de manchon (19), et une zone de refroidissement (31) formée dans une surface circonférentielle externe (32) de la partie de manchon (19). La partie de manchon (19) comporte des entailles réparties autour de l'axe longitudinal du manchon de palier (16) et débouchant dans la surface de contact (23).

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 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 et un rotor, le rotor étant relié à la deuxième partie d’extrémité axiale de l’arbre d’entraînement,
- un agencement de palier de butée configuré pour limiter un mouvement axial de l’arbre d’entraînement pendant le fonctionnement,
- 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 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,
- une partie de manchon entourant la partie de palier radial, la partie de manchon comportant 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,
- un espacement annulaire formé entre la partie de palier radial et la partie de manchon, et
- une zone de refroidissement prévue sur la partie de manchon et comportant des canaux de refroidissement formés dans une surface circonférentielle externe de la partie de manchon, les canaux de refroidissement étant destinés au passage d’un fluide frigorigène de manière à dissiper la chaleur provenant du manchon de palier, L’agencement de palier de butée comporte en particulier :
- un élément de palier de butée agencé sur la surface externe de l’arbre d’entraînement, l’élément de palier de butée s’étendant radialement vers l’extérieur par rapport à l’arbre d’entraînement,
- une première plaque de palier axial ayant une forme de bague annulaire, la première plaque de palier axial ayant une première surface et une deuxième surface opposée à la première surface de la première plaque de palier axial,
- une deuxième plaque de palier axial ayant une forme de bague annulaire, la deuxième plaque de palier axial ayant une première surface tournée axialement vers la première plaque de palier axial et une deuxième surface opposée à la première surface de la deuxième plaque de palier axial, et
- une bague-entretoise étant serrée entre les premières surfaces des première et deuxième plaques de palier axial au niveau des parties externes radiales des première et deuxième plaques de palier axial, des parties internes radiales des première et deuxième plaques de palier axial définissant un espace dans lequel s’étend l’élément de palier de butée.
En cours de fonctionnement, la surface de contact du manchon de palier vient en butée contre la deuxième surface de la deuxième plaque de palier axial et l’agencement de palier de butée coopère avec les premières surfaces des première et deuxième plaques de palier axial afin de limiter un mouvement axial de l’arbre d’entraînement.
Cependant, dans les conditions de fonctionnement les plus critiques d’un tel turbocompresseur, des gradients de température élevés apparaissent entre la surface de contact du manchon de palier (qui est généralement en contact avec une plaque de palier axial de l’agencement de palier de butée, ladite plaque de palier axial étant à une haute température dans lesdites conditions de fonctionnement les plus critiques) et la zone de refroidissement. De tels gradients de température élevés entraînent des déformations radiales de la partie de manchon (et en particulier une flexion radiale de la partie de manchon), et induisent ainsi des déformations de la surface de contact de la partie de manchon.
Une telle déformation de la face d’extrémité axiale du manchon de palier peut induire des déformations des première et deuxième plaques de palier axial, et ainsi des films de gaz dans l’agencement de palier de butée lorsque ce dernier est un agencement de palier de butée à gaz.
Par conséquent, une déformation de la face d’extrémité axiale du manchon de palier peut détériorer le positionnement parallèle des première et deuxième plaques de palier axial, et peut ainsi entraîner un grippage de l’agencement de palier de butée et une durée de vie réduite du turbocompresseur.
De plus, les déformations de la face d’extrémité axiale du manchon de palier peuvent également entraîner une instabilité de l’agencement de palier de butée, ce qui provoque la génération de vibrations de l’arbre d’entraînement et 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 et un rotor, le rotor étant relié à la deuxième partie d’extrémité axiale de l’arbre d’entraînement,
- un agencement de palier de butée configuré pour limiter un mouvement axial de l’arbre d’entraînement pendant le fonctionnement,
- 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 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,
- une partie de manchon entourant la partie de palier radial, la partie de manchon comportant 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,
- un espacement annulaire formé entre la partie de palier radial et la partie de manchon, et
- une zone de refroidissement formée dans une surface circonférentielle externe de la partie de manchon et étant destinée au passage d un fluide frigorigène de manière à dissiper la chaleur provenant du manchon de palier, dans lequel la partie de manchon comporte des entailles réparties autour de l’axe longitudinal du manchon de palier et débouchant dans la surface de contact.
Une telle configuration du turbocompresseur réduit sensiblement la rigidité tangentielle du manchon de palier, notamment dans une zone située entre la face d’extrémité axiale et la zone de refroidissement, et évite ainsi ou au moins réduit fortement les déformations radiales du manchon de palier et donc les déformations de la face d’extrémité axiale de la partie de manchon.
Par conséquent, la configuration du turbocompresseur selon la présente invention évite un grippage de l’agencement de palier de butée et améliore la stabilité de ce dernier, et améliore donc la fiabilité du turbocompresseur et augmente la durée de vie du turbocompresseur.
Le turbocompresseur peut également comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les entailles sont configurées, et par exemple dimensionnées, conformées et situées, de manière à réduire une rigidité tangentielle de la partie de manchon au niveau de la face d’extrémité axiale.
Avantageusement, les entailles sont configurées pour éviter la déformation de la face d’extrémité axiale en raison des gradients de dilatation thermique orientés dans une direction radiale pendant le fonctionnement du tu rbocompresseu r.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacune des entailles s’étend sensiblement parallèlement à l’axe longitudinal du manchon de palier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacune des entailles s’étend à travers au moins 50% d’une épaisseur radiale d’une portion de partie de manchon de la partie de manchon qui est adjacente à la surface de contact, et par exemple à travers toute l’épaisseur radiale de la portion de partie de manchon.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacune des entailles débouche dans la surface circonférentielle externe de la partie de manchon et/ou dans une surface circonférentielle interne de la partie de manchon.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacune des entailles débouche dans l’espacement annulaire.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacune des entailles s’étend à partir de la face d’extrémité axiale et vers la zone de refroidissement ou jusqu’au voisinage de la zone de refroidissement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacune des entailles s’étend sensiblement radialement par rapport à l’axe longitudinal du manchon de palier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacune des entailles est définie par deux faces latérales qui sont sensiblement parallèles.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de manchon comporte au moins sept entailles, et par exemple au moins dix entailles.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la surface de contact est divisée par les entailles en plusieurs segments de contact circonférentiels qui sont séparés angulairement les uns des autres et qui sont répartis, par exemple régulièrement répartis, autour de l’axe longitudinal du manchon de palier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacun des segments de contact circonférentiels présente une section transversale qui a une forme sensiblement trapézoïdale.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacun des segments de contact circonférentiels est allongé et s’étend sensiblement parallèlement à l’axe longitudinal du manchon de palier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque segment de contact circonférentiel est un doigt de contact circonférentiel.
Selon un mode de réalisation de l’invention, 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, la partie de palier radial est une partie de palier radial à gaz.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie 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 partie de palier radial, la partie de palier et la partie de palier radial définissant une chambre gazeuse annulaire lorsque l’arbre d’entraînement tourne.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de manchon est reliée à la partie de palier radial par une partie de liaison qui est positionnée à distance de la face d’extrémité axiale.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de manchon et la partie de palier radial sont réalisées en une seule pièce.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de manchon et la partie de palier radial sont distinctes l’une de l’autre et sont assemblées ensemble.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de manchon est plus courte que la partie de palier radial le long de l’axe longitudinal du manchon de palier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, 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 étage de compression et le manchon de palier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la surface de contact est configurée pour coopérer avec une plaque de palier axial de l’agencement de palier de butée.
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, la première plaque de palier axial ayant une première surface et une deuxième surface opposée à la première surface de la première plaque de palier axial,
- une deuxième plaque de palier axial ayant une forme de bague annulaire, la deuxième plaque de palier axial ayant une première surface orientée axialement vers la première plaque de palier axial et une deuxième surface opposée à la première surface de la deuxième plaque de palier axial, la deuxième surface de 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 premières surfaces des 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 premières et deuxièmes plaques de 5 palier axial.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les première et deuxième plaques de palier axial sont parallèles l’une à l’autre.
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 premières 10 surfaces des première et deuxième plaques de palier axial.
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 et s’étendant autour de l’axe longitudinal du manchon de palier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le turbocompresseur comporte une entrée de fluide frigorigène reliée de manière fluidique à l’au moins un canal de refroidissement annulaire et configurée pour alimenter l’au moins un canal de refroidissement annulaire en fluide frigorigène, et une sortie de fluide frigorigène reliée de manière fluidique à l’au moins un canal de refroidissement 20 annulaire et configurée pour évacuer le fluide frigorigène à partir de l’au moins un canal de refroidissement annulaire.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’au moins un étage de compression comporte des premier et deuxième étages de compression configurés pour comprimer un fluide frigorigène, les premier et deuxième étages 25 de compression comportant respectivement des premier et deuxième rouets, les premier et deuxième rouets étant reliés à la première partie d’extrémité axiale de l’arbre d’entraînement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacun des premier et deuxième rouets a un côté avant et un côté arrière, les premier et deuxième 30 rouets étant agencés dans une configuration dos-à-dos.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le turbocompresseur comporte un carter hermétique, l’arbre d’entraînement étant agencé en rotation 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 une partie de fixation de rotor comportant un alésage axial recevant le rotor.
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, le turbocompresseur comporte en outre un élément de fixation serrant axialement le manchon de palier contre la partie de compresseur fixe, et par exemple contre la surface d’appui de 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 manchon de palier est un manchon de palier monobloc.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le manchon de palier est statique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de palier radial et la partie de manchon sont agencées de manière concentrique.
La présente invention se rapporte également à un manchon de palier pour un turbocompresseur, le manchon de palier ayant un axe longitudinal et comportant :
- une partie de palier radial qui est tubulaire et qui est configurée pour supporter en rotation un arbre d’entraînement du turbocompresseur,
- une partie de manchon entourant la partie de palier radial, la partie de manchon comportant une face d’extrémité axiale configurée pour coopérer avec un agencement de palier de butée du turbocompresseur,
- un espacement annulaire formé entre la partie de palier radial et la partie de manchon, et
- une zone de refroidissement formée dans une surface circonférentielle externe de la partie de manchon et destinée au passage d’un fluide frigorigène de manière à dissiper la chaleur provenant du manchon de palier, dans lequel la partie de manchon comporte des entailles réparties autour de l’axe longitudinal du manchon de palier et débouchant dans la surface de contact.
Ces avantages ainsi que d’autres apparaîtront à la lecture de la description suivante compte tenu des dessins ci-joints qui représentent, à titre d’exemples non limitatifs, des modes de réalisation d’un turbocompresseur selon l’invention.
Brève description des dessins
La description détaillée suivante de plusieurs modes 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 aux modes de réalisation spécifiques divulgués.
Les Figures 1 et 2 sont des vues en coupe longitudinale d’un turbocompresseur selon un premier mode de réalisation de l’invention.
La Figure 3 est une vue en coupe longitudinale d’un manchon de palier du turbocompresseur de la Figure 1.
La Figure 4 est une vue en perspective du manchon de palier de la Figure
3.
La Figure 5 est une vue en perspective d’un manchon de palier d’un turbocompresseur selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
La Figure 6 est une vue en perspective d’un manchon de palier d’un turbocompresseur selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
La Figure 7 est une vue en perspective d’un manchon de palier d’un turbocompresseur selon un quatrième mode de réalisation de l’invention.
La Figure 8 est une vue en perspective d’un manchon de palier d’un turbocompresseur selon un cinquième mode de réalisation de l’invention.
Description détaillée de l’invention
Les Figures 1 à 4 représentent un turbocompresseur frigorifique 1 selon un premier mode de réalisation de 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 au moins un rouet 7 relié à la première partie d’extrémité axiale 4 de l’arbre d’entraînement 3, et configuré pour comprimer un fluide frigorigène. Le turbocompresseur 1 peut par exemple comporter deux rouets 7 agencés dans une configuration dos-à-dos.
Le turbocompresseur 1 comporte également un moteur électrique 8 configuré pour entraîner en rotation l’arbre d’entraînement 3 autour de l’axe longitudinal A. Le moteur électrique 8 comporte un stator 9 et un rotor 10. Avantageusement, le rotor 10 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 11 à l’intérieur duquel est agencé le rotor 10. Le rotor 10 peut par exemple être solidement ajusté, notamment ajusté avec serrage ou ajusté par contraction, à l’intérieur de l’alésage axial 11.
Le turbocompresseur 1 comporte en outre un agencement de palier de butée, appelé également agencement de palier axial, agencé entre l’au moins un rouet 7 et le moteur électrique 8 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.
L’agencement de palier de butée comporte un élément de palier de butée 12 agencé sur une 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’élément de palier de butée 12 a une forme de disque plat, et comporte une première face d’extrémité axiale 12.1 et une deuxième face d’extrémité axiale 12.2 opposée à la première face d’extrémité axiale 12.1.
L’agencement de palier de butée comporte également une première plaque de palier axial 13 et une deuxième plaque de palier axial 14 ayant chacune une forme de bague annulaire, et étant agencées en parallèle. La première plaque de palier axial 13 a une première surface 13.1 tournée axialement vers la deuxième plaque de palier axial 14 et une deuxième surface
13.2 opposée à la première surface 13.1, alors que la deuxième plaque de palier axial 14 a une première surface 14.1 tournée axialement vers la première plaque de palier axial 13 et une deuxième surface 14.2 opposée à la première surface 14.1.
L’agencement de palier de butée comporte en outre une bague-entretoise 15 entourant l’élément de palier de butée 12, et étant serrée entre les premières surfaces 13.1, 14.1 des première et deuxième plaques de palier axial 13, 14 au niveau des parties externes radiales des première et deuxième plaques de palier axial 13,14. La bague-entretoise 15 définit une distance axiale entre les première et deuxième plaques de palier axial 13, 14, ladite distance axiale étant légèrement supérieure à la largeur de l’élément de palier de butée 12.
Les parties internes radiales des premières surfaces 13.1, 14.1 des première et deuxième plaques de palier axial 13, 14 définissent un espace dans lequel s’étend l’élément de palier de butée 12. En particulier, les premières surfaces 13.1, 14.1 des première et deuxième plaques de palier axial 13, 14 sont respectivement configurées pour coopérer avec les première et deuxième faces d’extrémité axiale 12.1, 12.2 de l’élément de palier de butée 12.
Avantageusement, le turbocompresseur 1 est configuré de sorte qu’un fluide frigorigène gazeux soit introduit entre l’élément de palier de butée 12 et les premières surfaces 13.1, 14.1 des première et deuxième plaques de palier axial 13, 14 pour former un palier de butée à gaz pour l’arbre d’entraînement 3.
Le turbocompresseur 1 comporte également un manchon de palier 16, également appelé boîtier de palier, qui s’étend le long de la partie intermédiaire 6 de l’arbre d’entraînement 3 et qui est situé entre l’agencement de palier de butée et le moteur électrique 8. Le manchon de palier 16 peut être un manchon de palier monobloc, ou peut être réalisé à partir de parties séparées assemblées.
Le manchon de palier 16 comporte en particulier :
- une partie de palier radial 18 qui est tubulaire et qui entoure la partie intermédiaire 6 de l’arbre d’entraînement 3, la partie de palier radial 18 étant configurée pour supporter en rotation l’arbre d’entraînement 3,
- une partie de manchon 19 entourant la partie de palier radial 18 et comportant une face d’extrémité axiale 20 qui est plane et qui s’étend perpendiculairement à un axe longitudinal B du manchon de palier 16, la face d’extrémité axiale 20 étant tournée vers l’agencement de palier de butée, et
- un espacement annulaire 21 formé entre la partie de palier radial 18 et la partie de manchon 19.
Selon le premier mode de réalisation de l’invention, la partie de palier radial 18 et la partie de manchon 19 sont agencées de manière concentrique, et la partie de manchon 19 est reliée à la partie de palier radial 18 par une partie de liaison P qui est à distance de la face d’extrémité axiale 20, et qui est par exemple positionnée sensiblement au centre de la longueur axiale de la partie de palier radial 18. La partie de manchon 19 peut être plus courte que la partie de palier radial 18 le long de l’axe longitudinal B du manchon de palier 16.
Avantageusement, la partie de palier radial 18 comporte des première et deuxième surfaces de palier radial 18.1,18.2 situées sur chaque côté de la partie de liaison P et configurées pour coopérer avec l’arbre d’entraînement 3. Chacune des première et deuxième surfaces de palier radial 18.1, 18.2 a avantageusement un diamètre interne qui est supérieur à un diamètre externe d’une partie de palier 22 prévue sur la partie intermédiaire 6 de l’arbre d’entraînement 3 et qui est entourée par la partie de palier radial 18, de sorte que la partie de palier 22 et chacune des première et deuxième surfaces de palier radial 18.1, 18.2 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 22 de l’arbre d’entraînement 3 et la surface interne de la partie de palier radial 18 pour former un palier radial à gaz pour l’arbre d’entraînement 3.
Le manchon de palier 16 comporte en outre une surface de contact 23 située au niveau de la face d’extrémité axiale 20 de la partie de manchon 19, et la deuxième surface 14.2 de la deuxième plaque de palier axial 14 vient en butée contre la surface de contact 23.
Avantageusement, le manchon de palier 16 est immobilisé axialement par rapport à une partie de compresseur fixe 25 du turbocompresseur 1. Le turbocompresseur 1 peut comporter donc un élément de fixation 26 serrant axialement le manchon de palier 16 contre la partie de compresseur fixe 25, et plus particulièrement contre une surface d’appui 27 prévue sur une surface axiale de la partie de compresseur fixe 25. L’élément de fixation 26 peut être fixé, par exemple par vissage, au carter hermétique 2 ou à la partie de compresseur fixe 25. En particulier, la surface de contact 23 du manchon de palier 16 vient en butée contre la surface d’appui 27.
La partie de compresseur fixe 25 peut comporter par exemple une partie tubulaire 28 définissant un logement interne 29 dans lequel sont reçues les première et deuxième plaques de palier axial 13, 14 et la bague-entretoise 15.
Le turbocompresseur 1 comporte en outre un élément élastique 30 agencé entre la deuxième surface 13.2 de la première plaque de palier axial 13 et la partie de compresseur fixe 25. L’élément élastique 30 sollicite axialement les première et deuxième plaques de palier axial 13, 14 et la bague-entretoise 15 avec une force prédéterminée, par exemple comprise dans la plage allant de 1000 à 2000 N, contre la surface de contact 23 du manchon de palier 16. Avantageusement, l’élément élastique 30 est une rondelle élastique annulaire, de préférence du type Belleville, agencée de manière coaxiale avec le manchon de palier 16 et l’arbre d’entraînement 3. L’élément élastique 30 est avantageusement agencé dans un évidement annulaire formé dans une surface axiale de la partie de compresseur fixe 25, et est en contact avec une partie externe radiale de la deuxième surface 13.2 de la première plaque de palier axial
13.
L’élément élastique 30 permet, notamment lorsqu’une dilatation thermique se produit dans le turbocompresseur 1, un coulissement axial des première et deuxième plaques de palier axial 13, 14 et de la bague-entretoise 15 par rapport à la partie de compresseur fixe 25, et évite ainsi les déformations desdites parties qui pourraient entraîner une durée de vie réduite du turbocompresseur 1.
Le manchon de palier 16 comporte en outre une zone de refroidissement 31 formée dans une surface circonférentielle externe 32 de la partie de manchon
19. La zone de refroidissement 31 peut par exemple comporter un canal de refroidissement annulaire 33 formé dans la surface circonférentielle externe 32 de la partie de manchon 19 et s’étendant autour de l’axe longitudinal B du manchon de palier 16, le canal de refroidissement annulaire 33 étant destiné au passage d’un fluide frigorigène de manière à dissiper la chaleur provenant du manchon de palier 16. Avantageusement, le turbocompresseur 1 comporte (voir figure 2) une entrée de fluide frigorigène 34 reliée de manière fluidique au canal de refroidissement annulaire 33 et configurée pour alimenter le canal de refroidissement annulaire 33 avec le fluide frigorigène, et une sortie de fluide frigorigène 35 reliée de manière fluidique au canal de refroidissement annulaire 33 et configurée pour évacuer le fluide frigorigène provenant du canal de refroidissement annulaire 33.
Le manchon de palier 16 comporte en outre plusieurs entailles 36, et par exemple quinze entailles, qui sont réparties régulièrement autour de l’axe longitudinal B du manchon de palier 16, et qui sont dimensionnées, conformées et situées de manière à réduire une rigidité tangentielle de la partie de manchon 19 notamment au niveau de la face d’extrémité axiale 20.
Selon le premier mode de réalisation de l’invention, chacune des entailles 36 s’étend sensiblement parallèlement à l’axe longitudinal B du manchon de palier 16 et sensiblement radialement par rapport à l’axe longitudinal B du manchon de palier 16. Avantageusement, chacune des entailles 36 s’étend à travers toute l’épaisseur radiale d’une portion de partie de manchon de la partie de manchon 19 qui est adjacente à la surface de contact 23, et débouche ainsi respectivement dans la surface circonférentielle externe 32 de la partie de manchon 19 et dans l’espacement annulaire 21.
Selon le premier mode de réalisation de l’invention, la surface de contact 23 est divisée par les entailles 36 en plusieurs segments de contact circonférentiels 37 qui sont séparés angulairement les uns des autres et qui sont régulièrement répartis autour de l’axe longitudinal B du manchon de palier 16. Chacun des segments de contact circonférentiels 37 a par exemple une section transversale ayant une forme sensiblement trapézoïdale.
Selon le premier mode de réalisation de l’invention, chacune des entailles 36 s’étend à partir de la face d’extrémité axiale 20 jusqu’au voisinage de la zone de refroidissement 31, et est définie par deux faces latérales qui sont sensiblement parallèles.
La Figure 5 représente un manchon de palier 16 d’un turbocompresseur 1 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention qui diffère du premier mode de réalisation essentiellement en ce que chacune des entailles 36 est définie par deux faces latérales qui sont inclinées l’une par rapport à l’autre de sorte que chaque segment de contact circonférentiel 37 a une section transversale ayant une forme sensiblement rectangulaire.
La Figure 6 représente un manchon de palier 16 d’un turbocompresseur 1 selon un troisième mode de réalisation de l’invention qui diffère du premier mode de réalisation essentiellement en ce que chacune des entailles 36 s’étend sensiblement de manière tangentielle par rapport à la partie de palier radial 18.
La Figure 7 représente un manchon de palier 16 d’un turbocompresseur 1 selon un quatrième mode de réalisation de l’invention qui diffère du premier mode de réalisation essentiellement en ce que chacune des entailles 36 s’étend à travers uniquement une partie de l’épaisseur radiale de la portion de partie de manchon de la partie de manchon 19 qui est adjacente à la surface de contact 23, et débouche dans la surface circonférentielle externe 32 de la partie de manchon 19 (mais pas dans l’espacement annulaire 21).
La Figure 8 représente un manchon de palier 16 d’un turbocompresseur 1 selon un cinquième mode de réalisation de l’invention qui diffère du premier mode de réalisation essentiellement en ce que chacune des entailles 36 s’étend à travers uniquement une partie de l’épaisseur radiale de la portion de partie de manchon de la partie de manchon 19 qui est adjacente à la surface de contact 23, et débouche dans l’espacement annulaire 21 (mais pas dans la surface circonférentielle externe 32 de la partie de manchon 19).
Bien entendu, l’invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d’exemples non limitatifs, mais au contraire elle englobe tous les modes de réalisation correspondants.

Claims (16)

  1. REVENDICATIONS
    1. 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) relié à la première partie d’extrémité axiale (4) de l’arbre d’entraînement (3),
    - un moteur électrique (8) configuré pour entraîner en rotation l’arbre d entraînement (3) autour d’un axe de rotation, le moteur électrique comportant un stator (9) et un rotor (10), le rotor (10) étant relié à la deuxième partie d’extrémité axiale (5) de l’arbre d’entraînement (3),
    - un agencement de palier de butée configuré pour limiter un mouvement axial de l’arbre d’entraînement (3) pendant le fonctionnement,
    - un manchon de palier (16) situé entre le moteur électrique (8) et l’au moins un rouet (7), le manchon de palier (16) ayant un axe longitudinal (B) et entourant l’arbre d’entraînement (3), le manchon de palier (16) comportant :
    - une partie de palier radial (18) qui est tubulaire et qui est configurée pour supporter en rotation l’arbre d’entraînement (3),
    - une partie de manchon (19) entourant la partie de palier radial (18), la partie de manchon (19) comportant une face d’extrémité axiale (20) qui est tournée vers l’au moins un rouet (7) et une surface de contact (23) qui est située au niveau de la face d’extrémité axiale (20) et qui est configurée pour coopérer avec l’agencement de palier de butée,
    - un espacement annulaire (21) formé entre la partie de palier radial (18) et la partie de manchon (19), et
    - une zone de refroidissement (31) formée dans une surface circonférentielle externe (32) de la partie de manchon (19) et destinée au passage d’un fluide frigorigène de manière à dissiper la chaleur provenant du manchon de palier (16), dans lequel la partie de manchon (19) comporte des entailles (36) réparties autour de l’axe longitudinal (B) du manchon de palier (16) et débouchant dans la surface de contact (23).
  2. 2. Turbocompresseur (1) selon la revendication 1, dans lequel les entailles (36) sont configurées de manière à réduire une rigidité tangentielle de la partie de manchon (19) au niveau de la face d’extrémité axiale (20).
  3. 3. Turbocompresseur (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chacune des entailles (36) s’étend sensiblement parallèlement à l’axe longitudinal (B) du manchon de palier (16).
  4. 4. Turbocompresseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à
    3, dans lequel chacune des entailles (36) s’étend à travers au moins 50% d’une épaisseur radiale d’une portion de partie de manchon de la partie de manchon (19) qui est adjacente à la surface de contact (23).
  5. 5. Turbocompresseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à
    4, dans lequel chacune des entailles (36) s’étend à travers toute l’épaisseur radiale de la portion de partie de manchon de la partie de manchon (19).
  6. 6. Turbocompresseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à
    5, dans lequel chacune des entailles (36) débouche dans la surface circonférentielle externe (32) de la partie de manchon (19) et/ou dans une surface circonférentielle interne de la partie de manchon (19).
  7. 7. Turbocompresseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à
    6, dans lequel chacune des entailles (36) débouche dans l’espacement annulaire (21).
  8. 8. Turbocompresseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à
    7, dans lequel chacune des entailles (36) s’étend à partir de la face d’extrémité axiale (20) et vers la zone de refroidissement (31) ou au voisinage de la zone de refroidissement (31).
  9. 9. Turbocompresseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à
    8, dans lequel chacune des entailles (36) s’étend sensiblement radialement par rapport à l’axe longitudinal (B) du manchon de palier (16).
  10. 10. Turbocompresseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à
    9, dans lequel chacune des entailles (36) est définie par deux faces latérales qui sont sensiblement parallèles.
  11. 11. Turbocompresseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à
    10, dans lequel la surface de contact (23) est divisée par les entailles (36) en plusieurs segments de contact circonférentiels (37) qui sont séparés angulairement les uns des autres et qui sont répartis autour de l’axe longitudinal (B) du manchon de palier (16).
  12. 12. Turbocompresseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à
    11, dans lequel la surface de contact (23) est configurée pour coopérer avec une plaque de palier axial de l’agencement de palier de butée.
  13. 13. Turbocompresseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à
    12, dans lequel l’agencement de palier de butée comporte un élément de palier de butée (12) agencé sur la surface externe de l’arbre d’entraînement (3), l’élément de palier de butée (12) s’étendant sensiblement radialement vers l’extérieur par rapport à l’arbre d’entraînement (3).
  14. 14. Turbocompresseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à
    13, dans lequel l’agencement de palier de butée comporte :
    une première plaque de palier axial (13) ayant une forme de bague annulaire, la première plaque de palier axial (13) ayant une première surface (13.1) et une deuxième surface (13.2) opposée à la première surface (13.1) de la première plaque de palier axial (13),
    - une deuxième plaque de palier axial (14) ayant une forme de bague annulaire, la deuxième plaque de palier axial (14) ayant une première surface (14.1) tournée axialement vers la première plaque de palier axial (13) et une deuxième surface (14.2) opposée à la première surface (14.1) de la deuxième plaque de palier axial (14), la deuxième surface (14.2) de la deuxième plaque de palier axial (14) venant en butée contre la surface de contact (23) du manchon de palier (16), et une bague-entretoise (15) étant serrée entre les premières surfaces (13.1, 14.1) des première et deuxième plaques de palier axial (13, 14) au niveau de parties externes radiales des première et deuxième plaques de palier axial (13, 14), la bague-entretoise (15) définissant une distance axiale entre les première et deuxième plaques de palier axial (13, 14).
  15. 15. Turbocompresseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à
    14, dans lequel la zone de refroidissement (31) comporte au moins un canal de refroidissement annulaire (33) formé dans la surface circonférentielle externe (32) de la partie de manchon (19) et s’étendant autour de l’axe longitudinal (B) du manchon de palier (16).
  16. 16. Manchon de palier (16) pour un turbocompresseur (1), le manchon de palier (16) ayant un axe longitudinal (B) et comportant :
    une partie de palier radial (18) qui est tubulaire qui est configurée pour supporter en rotation un arbre d’entraînement (3) du turbocompresseur (1),
    - une partie de manchon (19) entourant la partie de palier radial (18), la partie de manchon (19) comportant une face d’extrémité axiale (20) configurée pour coopérer avec un agencement de palier de butée du turbocompresseur (1),
    - un espacement annulaire (21) formé entre la partie de palier radial (18) et la partie de manchon (19), et
    - une zone de refroidissement (31) formée dans une surface circonférentielle externe (32) de la partie de manchon (19) et destinée au passage d’un fluide frigorigène de manière à dissiper la chaleur provenant du manchon de palier (16), dans lequel la partie de manchon (19) comporte des entailles (36) réparties autour de l’axe longitudinal (B) du manchon de palier (16) et débouchant dans la surface de contact (23).
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