WO2016180935A1 - Dispositif de transmission de couple pour une machine tournante, ensemble d'un tel dispositif et d'une turbine, d'un compresseur et/ou d'une pompe, et système comprenant un tel ensemble - Google Patents

Dispositif de transmission de couple pour une machine tournante, ensemble d'un tel dispositif et d'une turbine, d'un compresseur et/ou d'une pompe, et système comprenant un tel ensemble Download PDF

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WO2016180935A1
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output shaft
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shaft
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Pierre CONVERT
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    • F16H2057/0216—Intermediate shaft supports, e.g. by using a partition wall

Definitions

  • the invention relates to a torque transmission device for a rotary machine, especially for a rotating machine intended to be integrated in a thermodynamic system.
  • the invention also relates to an assembly of such a device and a turbine, a compressor and / or a pump.
  • the invention also relates to a system implementing a thermodynamic Rankine cycle comprising such a set.
  • Outer sealing is a recurring problem for rotary machines of the prior art. This problem arises especially when the machine has a housing that is cut, for example horizontally, to meet manufacturing and / or assembly constraints.
  • the outward sealing must be performed both statically, at the crankcase cutting plane, and dynamically, at the output of the shaft of the machine. Static and dynamic seals are then difficult to ensure, especially when the shaft of the machine is at the level of the cutting plane.
  • An object of the present invention is to provide effective static sealing and dynamic sealing for a rotating machine which has a cut housing, for example horizontally.
  • the invention relates to a torque transmission device for a rotating machine, in particular for a rotating machine intended to be integrated in a thermodynamic system, said device comprising a housing, a main shaft and an output shaft, said main shaft being confined. inside said housing, said output shaft opening outside said housing, said housing having a joint surface between two parts of said housing.
  • said device further comprises a sealing means arranged to ensure a dynamic seal at the output shaft, said device also comprising a mechanical transmission means between the main shaft and the output shaft, said mechanical transmission means being integrated inside said housing and the output shaft being offset relative to the joint surface.
  • the offset of the output shaft relative to the seal surface provides a sealing means, at the output shaft, which is distant from the joint surface.
  • the device according to the invention makes it possible to ensure effective static sealing and dynamic sealing for a rotating machine which has such a housing; the seal at the joint plane being the static seal and the sealing at the output shaft being the dynamic seal, said two sealing being performed effectively because independent of one another.
  • the presence of a mechanical transmission means between the main shaft and the output shaft, integrated inside the housing, has the advantage of limiting the speed of rotation of the output shaft. for example, and thus facilitates the realization of dynamic sealing.
  • said sealing means is a dynamic seal located at the output shaft
  • the joint surface is a joint plane
  • the device according to the invention comprises a static seal located at said joint plane
  • said main shaft is located at the joint plane
  • the main shaft is rotatably mounted on said housing
  • said casing has a longitudinal axis of extension along said main shaft
  • the device of the invention is configured to occupy two positions, a first position, said operating position, wherein said housing is sealed, and a second position, said rest position, wherein said housing is open and in which the main shaft is adapted to be removed from said housing,
  • said mechanical transmission means is a gearbox
  • said casing comprises different compartments along said main shaft
  • said reducer being located inside a first of said compartments
  • the housing is configured so that the pressure is not the same in said compartments
  • the housing is configured so that the pressure in the compartment in which the reducer is located is less than that in the or other compartments.
  • the invention also relates to an assembly of a device as described above and a turbine, a compressor and / or a pump, together in which the main shaft defines a shaft of said turbine, said compressor and / or said pump.
  • said assembly further comprises a working fluid circulating within said housing.
  • the invention also relates to a system implementing a thermodynamic Rankine cycle and comprising such an assembly.
  • FIG. 1 is an isometric representation, slightly inclined, of an exemplary embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the device shown in Figure 1.
  • the invention relates to a torque transmission device 10 for a rotary machine, in particular for a rotating machine intended to be integrated in a thermodynamic system.
  • a thermodynamic system is not illustrated in detail here.
  • This system may be a system implementing a Rankine thermodynamic cycle, or any other known thermodynamic cycle, without departing from the scope of the invention.
  • the device according to the invention comprises a housing 21, 22 and an output shaft 31, said output shaft 31 opening out of said housing 21, 22.
  • the housing 21, 22 will be intended to accommodate elements of said thermodynamic system, especially tightly.
  • said elements of said thermodynamic system will be protected from the outside by said housing 21, 22 and fluids for use by said elements will be held in said housing 21, 22, limiting their leakage to the outside.
  • said elements of said system are advantageously configured to operate with a working fluid circulating within said system, the external medium will thus be protected from any leakage of said working fluid to the outside.
  • the output shaft 31 has an axis, marked X in the figures. This X axis will be said, output axis X thereafter.
  • the housing 21, 22 has a joint surface 23 between two parts 21, 22 of said housing.
  • two parts 21, 22 are meant two distinct zones which form an internal cavity when they are joined, or when they are joined to one another.
  • the two parts of the housing 21, 22 are joined via a joint plane P23.
  • This joint plane P23 is here represented rectilinear, in particular parallel to the output axis X. This representation is not limiting and this joint plane P23, in particular for encapsulation constraints of different elements, for example of control elements, can follow a linear curve, or a curve following broken lines.
  • said housing will be made in two parts 21, 22 which will be joined at a joint surface 23 and said joint surface 23 will follow the same staged shape of the housing 21, 22.
  • said surface seal 23 will provide the sealed connection between two parts 21, 22 of a housing 21, 22 cut along a straight or curved line, this using a gasket (not shown here).
  • the device 10 according to the invention will advantageously comprise a static seal located at said joint plane P23.
  • Said static seal will allow sealing of the casing 21, 22.
  • the sealing of this closure, or said joint surface 23, will be effective because it will include no moving parts.
  • the output shaft 31, rotatable about its output axis X will not be included in said joint surface 23.
  • said joint surface 23 will include no opening to the outside environment.
  • the static seal along the joint surface 23 can then be obtained, for example by means of a conventional type of static seal, in particular an elastomer seal adequately compressed between said two parts 21, 22 crankcase.
  • said device 10 further comprises a sealing means 40 arranged to provide dynamic sealing at said output shaft 31 - see the figures for the positioning of said sealing means 40, said sealing means 40 not shown in detail.
  • Said output shaft 31 is off-axis with respect to the joint surface 23.
  • Said sealing means 40 is thus located at the level of the output shaft 31, around the output axis X, between the internal cavity of a portion of said housing 21 and the external medium, at a distance from said surface of attached 23.
  • output shaft 31 is at the top of the illustrated example.
  • the output shaft 31, and the associated dynamic seal may be provided in the lower part 22 of the casing - part which is below the joint plane P23 - in particular to facilitate the removal of the upper part 21 during a maintenance operation, upper part 21 which would then include fewer items to take away when removed.
  • the dynamic seal at the output shaft 31 can be obtained, for example using a conventional type of dynamic seal, particularly low friction washer type.
  • the device 10 further comprises a main shaft 32 confined inside said housing 21, 22.
  • This shaft 32 is in particular mounted in rotation on said housing 21, 22, in particular at said joint plane P23 but without interfering with said gasket. It has an axis, said main axis, which is marked Y in the figures.
  • the joint plane P23 comprises said main axis Y.
  • the main shaft 32 does not extend towards the outside of the housing 21, 22.
  • Said housing 21, 22 will advantageously comprise hinge bearings 35-37 of said main shaft 32.
  • These bearings of conventional type will allow said main shaft 32 to be driven in a rotational movement about said main axis Y, especially when it is rotated for example by a turbine provided at its level.
  • said 35-37 hinge bearings may be hydrodynamic or even magnetic.
  • said housing 21, 22 has a longitudinal extension axis along said main shaft 32.
  • the housing 21, 22 has, here, a shape that extends along a longitudinal extension axis which, itself, is confused with the main axis Y.
  • the housing 21, 22 has, here, a cylindrical shape.
  • Said cylindrical shape comprises two half-cylindrical parts 21, 22 which join along the joint plane P23, said joint plane P23 separating them into two substantially symmetrical parts.
  • the casing 21, 22 can be made from two parts 21, 22 of non-symmetrical shape.
  • the housing 21, 22 can be obtained from any other given forms to the two parts which join along the joint surface 23.
  • the device according to the invention further comprises a mechanical transmission means 33, 34, or gearbox 33, 34, between the main shaft 32 and the output shaft 31.
  • Said gearbox 33, 34 is integrated inside said housing 21, 22.
  • Said gear 33, 34 will be formed by at least two toothed wheels 33, 34.
  • said gear comprises a first gear 34 linked at the main shaft 32 and a second 33 linked to the output shaft 31.
  • Said two toothed wheels 33, 34 are engaged with each other and can make it possible to reduce the speed of rotation of the output shaft 31 relative to that of the main shaft 32.
  • this gear 33, 34 has the advantage of providing a dynamic seal which is all the easier to achieve that the rotational speed of the output shaft 31 is low.
  • said mechanical transmission means 33, 34 may be used to increase the rotational speed of said output shaft 31.
  • main axis Y and the output axis X are parallel to each other, in particular to ensure optimum operation of said gearbox 33, 34.
  • said output shaft 31 is hinged inside the casing 21, 22, in particular on a partition wall 26 of the casing 21, 22, in particular with the aid of a bearing 38 referenced in the figures.
  • said housing 21, 22 may comprise different compartments 24, 25 along said main shaft 32, that is to say along said main axis Y.
  • the gearbox 33, 34 will advantageously be located inside a first of said compartments 25. This will have the advantage of isolating it from the rest of the casing 21, 22, in particular from that part of the main shaft 32 which is intended to defining a shaft of elements such as a turbine, a compressor and / or a pump.
  • thermodynamic system will advantageously belong to the thermodynamic system, or even constitute this thermodynamic system.
  • the housing 21, 22 will be configured so that the pressure is not the same in the different compartments 24, 25.
  • the pressure in the compartment 25 in which the gearbox 33 is situated, 34 could be provided less than that in the other compartments, in particular to that in the compartment 24 intended to include said turbine, said compressor and / or said pump.
  • This has the advantage of providing a dynamic seal, at the output shaft 31, between the compartment 25 which contains it and the outside, which will be all the easier to realize that the pressure that prevails there will be close the pressure of the external environment, the pressure of the external medium being often the atmospheric pressure.
  • the pressure in the compartment 25 in which the reducer 33, 34 is located could be greater than that in the other compartments, in particular to that in the compartment. 24 intended to include said turbine, said compressor and / or said pump.
  • the device 10 of the invention is configured to occupy two positions, a first position, called operating position, in which said housing 21, 22 is sealed (see FIGS. 1 and 2), and a second position, said rest position, wherein said housing 21, 22 is open and wherein the main shaft 32 is adapted to be removed from said housing 21, 22 (not shown here).
  • the invention also relates to an assembly of a device 10 as described above and the turbine, compressor and / or pump introduced above; assembly in which the main shaft 32 is intended to define a shaft of said turbine, said compressor and / or said pump.
  • the set is easily removable. By this is meant that the assembly can be easily removed, without dismantling a large number of mechanical parts.
  • the opening of the housing 21, 22 allows the extraction, in a single block, the main shaft 32 and the elements that are connected thereto, for example said turbine, said compressor and / or said pump.
  • the whole of the invention therefore has the additional advantage of limiting the losses due to the bearings, in particular by reducing their number.
  • the invention which has just been described finds particular application for rotating machines which have a cut housing, for example horizontally, in order to meet manufacturing and / or assembly constraints of said turbine, said compressor and / or of said pump inside said housing 21, 22.
  • the invention by providing a static seal which circulates around the flat surface 23 of contact of the two halves of the housing 21, 22, and a dynamic seal to the location of the output of the shaft of the machine 31, solves the sealing problem that arises when the axis of the machine shaft is on the contact surface.
  • the device of the invention solves this problem by deporting the output axis through the gearbox 33, 34.
  • gearbox will be configured to bathe in the working fluid of the thermodynamic system.
  • the casing is made in more than two parts, all joined by joint surfaces provided with static seals, said joint surfaces having, at their level, no output for the shaft of the rotating machine.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de transmission de couple (10) pour une machine tournante, ledit dispositif (10) comprenant un carter (21, 22), un arbre principal (32) et un arbre de sortie (31), ledit arbre principal (32) étant confiné à l'intérieur dudit carter (21, 22), ledit arbre de sortie (31) débouchant à l'extérieur dudit carter (21, 22), ledit carter (21, 22) présentant une surface de joint (23) entre deux parties dudit carter (21, 22), ledit dispositif (10) comprenant en outre un moyen d'étanchéité (40) agencé pour assurer une étanchéité dynamique au niveau de l'arbre de sortie (31), ledit dispositif (10) comprenant aussi un moyen de transmission mécanique (33, 34) entre l'arbre principal (32) et l'arbre de sortie (31). L'invention concerne aussi un ensemble d'un tel dispositif (10) et d'une turbine, d'un compresseur et/ou d'une pompe. L'invention concerne encore un système mettant en œuvre un cycle thermodynamique de Rankine comprenant un tel ensemble.

Description

Dispositif de transmission de couple pour une machine tournante, ensemble d'un tel dispositif et d'une turbine, d'un compresseur et/ou d'une pompe, et système comprenant un tel ensemble L'invention concerne un dispositif de transmission de couple pour une machine tournante, notamment pour une machine tournante destinée à être intégrée dans un système thermodynamique. L'invention concerne aussi un ensemble d'un tel dispositif et d'une turbine, d'un compresseur et/ou d'une pompe. L'invention concerne encore un système mettant en œuvre un cycle thermodynamique de Rankine comprenant un tel ensemble.
L'étanchéité vers l'extérieur est un problème récurrent pour les machines tournantes de l'art antérieur. Ce problème se pose d'autant plus quand la machine présente un carter qui est coupé, par exemple horizontalement, afin de répondre à des contraintes de fabrication et/ou d'assemblage.
Plus précisément, l'étanchéité vers l'extérieur doit être réalisée à la fois de manière statique, au niveau du plan de coupe du carter, et de manière dynamique, à l'endroit de la sortie de l'arbre de la machine. Les étanchéités statique et dynamique sont alors difficiles à assurer, en particulier lorsque l'arbre de la machine se trouve au niveau du plan de coupe.
Un objectif de la présente invention est d'assurer une étanchéité statique et une étanchéité dynamique efficaces pour une machine tournante qui présente un carter coupé, par exemple horizontalement.
Ainsi l'invention concerne un dispositif de transmission de couple pour une machine tournante, notamment pour une machine tournante destinée à être intégrée dans un système thermodynamique, ledit dispositif comprenant un carter, un arbre principal et un arbre de sortie, ledit arbre principal étant confiné à l'intérieur dudit carter, ledit arbre de sortie débouchant à l'extérieur dudit carter, ledit carter présentant une surface de joint entre deux parties dudit carter.
Selon l'invention ledit dispositif comprend en outre un moyen d'étanchéité agencé pour assurer une étanchéité dynamique au niveau de l'arbre de sortie, ledit dispositif comprenant aussi un moyen de transmission mécanique entre l'arbre principal et l'arbre de sortie, ledit moyen de transmission mécanique étant intégré à l'intérieur dudit carter et, l'arbre de sortie étant désaxé par rapport à la surface de joint.
Dans le cas d'un carter coupé, par exemple horizontalement, le désaxage de l'arbre de sortie par rapport à la surface de joint permet de prévoir un moyen d'étanchéité, au niveau de l'arbre de sortie, qui est distant de la surface de joint.
Ainsi, le dispositif selon l'invention permet d'assurer une étanchéité statique et une étanchéité dynamique efficaces pour une machine tournante qui présente un tel carter ; l'étanchéité au niveau du plan de joint étant l'étanchéité statique et l'étanchéité au niveau de l'arbre de sortie étant l'étanchéité dynamique, lesdites deux étanchéités étant réalisées efficacement car, indépendantes l'une de l'autre.
D'autre part, la présence d'un moyen de transmission mécanique entre l'arbre principal et l'arbre de sortie, intégré à l'intérieur du carter, présente l'avantage de limiter la vitesse de rotation de l'arbre de sortie, par exemple, et facilite ainsi la réalisation de l'étanchéité dynamique.
Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément :
- ledit moyen d'étanchéité est un joint d'étanchéité dynamique, situé au niveau de l'arbre de sortie,
- la surface de joint est un plan de joint,
- le dispositif selon l'invention comprend un joint d'étanchéité statique situé au niveau dudit plan de joint,
- ledit arbre principal est situé au niveau du plan de joint,
- l'arbre principal est monté en rotation sur ledit carter,
- ledit carter présente un axe d'extension longitudinal suivant ledit arbre principal,
- ledit arbre de sortie et ledit arbre principal sont parallèles,
- le dispositif de l'invention est configuré de manière à occuper deux positions, une première position, dite position de fonctionnement, dans laquelle ledit carter est fermé de manière étanche, et une seconde position, dite position de repos, dans laquelle ledit carter est ouvert et dans laquelle l'arbre principal est apte à être déposé hors dudit carter,
- ledit moyen de transmission mécanique est un réducteur,
- ledit carter comprend différents compartiments le long dudit arbre principal,
- ledit réducteur étant situé à l'intérieur d'un premier desdits compartiments,
- le carter est configuré pour que la pression ne soit pas la même dans lesdits compartiments,
- le carter est configuré pour que la pression dans le compartiment dans lequel est situé le réducteur soit inférieure à celle dans le, ou les autres compartiments.
L'invention concerne aussi un ensemble d'un dispositif tel que décrit ci- dessus et d'une turbine, d'un compresseur et/ou d'une pompe, ensemble dans lequel l'arbre principal définit un arbre de ladite turbine, dudit compresseur et/ou de ladite pompe.
Avantageusement, ledit ensemble comprend en outre un fluide de travail circulant au sein dudit carter.
L'invention concerne encore un système mettant en œuvre un cycle thermodynamique de Rankine et comprenant un tel ensemble.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'au moins un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés suivants :
- la figure 1 est une représentation isométrique, légèrement inclinée, d'un exemple de réalisation de dispositif selon l'invention,
- la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif représenté à la figure 1 . Comme illustré sur les figures 1 et 2, l'invention concerne un dispositif de transmission de couple 10 pour une machine tournante, notamment pour une machine tournante destinée à être intégrée dans un système thermodynamique. Un tel système thermodynamique n'est pas illustré en détails ici. Ce système pourra être un système mettant en œuvre un cycle thermodynamique de Rankine, ou tout autre cycle thermodynamique connu, ceci sans sortir du cadre de l'invention.
Le dispositif selon l'invention comprend un carter 21 , 22 et un arbre de sortie 31 , ledit arbre de sortie 31 débouchant à l'extérieur dudit carter 21 , 22. Le carter 21 , 22 sera destiné à accueillir des éléments dudit système thermodynamique, notamment de façon étanche. Autrement dit, lesdits éléments dudit système thermodynamique seront protégés de l'extérieur par ledit carter 21 , 22 et les fluides destinés à être utilisés par lesdits éléments seront maintenus dans ledit carter 21 , 22, en limitant leur fuite vers l'extérieur. Considérant que lesdits éléments dudit système sont avantageusement configurés pour fonctionner avec un fluide de travail circulant au sein dudit système, le milieu extérieur sera ainsi protégé de toute fuite dudit fluide de travail vers l'extérieur.
L'arbre de sortie 31 présente un axe, repéré X sur les figures. Cet axe X sera dit, axe de sortie X par la suite.
D'autre part, il est visible sur les figures 1 et 2 que le carter 21 , 22 présente une surface de joint 23 entre deux parties 21 , 22 dudit carter. On entend par deux parties 21 , 22, deux zones distinctes qui forment une cavité interne lorsqu'elles sont réunies, ou encore lorsqu'elles sont jointes l'une à l'autre. Ici, les deux parties du carter 21 , 22 sont jointes via un plan de joint P23.
Ce plan de joint P23 est ici représenté rectiligne, notamment parallèle à l'axe de sortie X. Cette représentation n'est pas limitative et ce plan de joint P23, en particulier pour des contraintes d'encapsulage de différents éléments, par exemple d'éléments de commande, pourra suivre une courbe linéaire, voire une courbe suivant des lignes brisées. Autrement dit, ledit carter sera réalisé en deux parties 21 , 22 qui seront jointes au niveau d'une surface de joint 23 et ladite surface de joint 23 suivra la forme, même étagée, du carter 21 , 22. Encore autrement dit, ladite surface de joint 23 permettra d'assurer la liaison étanche entre deux parties 21 , 22 d'un carter 21 , 22 coupé le long d'une ligne rectiligne ou courbe, ceci à l'aide d'un joint statique (non représenté ici).
En effet, le dispositif 10 selon l'invention comprendra avantageusement un joint d'étanchéité statique situé au niveau dudit plan de joint P23.
Ledit joint d'étanchéité statique permettra une fermeture étanche du carter 21 , 22. L'étanchéité de cette fermeture, ou encore de ladite surface de joint 23, sera efficace car elle ne comprendra aucune pièce mobile. Autrement dit, l'arbre de sortie 31 , mobile en rotation autour de son axe de sortie X, ne sera pas compris dans ladite surface de joint 23. Encore autrement dit, ladite surface de joint 23 ne comprendra aucune ouverture vers le milieu extérieur.
L'étanchéité statique le long de la surface de joint 23 pourra alors être obtenue, par exemple à l'aide d'un joint d'étanchéité statique de type classique, notamment un joint élastomère comprimé de façon adéquate entre lesdites deux parties 21 , 22 du carter.
Selon l'invention ledit dispositif 10 comprend, en outre, un moyen d'étanchéité 40 agencé pour assurer une étanchéité dynamique au niveau dudit arbre de sortie 31 - voir les figures pour le positionnement dudit moyen d'étanchéité 40, ledit moyen d'étanchéité 40 n'étant pas illustré en détails.
Ledit arbre de sortie 31 est désaxé par rapport à la surface de joint 23.
Ledit moyen d'étanchéité 40 est donc situé au niveau de l'arbre de sortie 31 , autour de l'axe de sortie X, entre la cavité interne d'une partie dudit carter 21 et le milieu extérieur, à distance de ladite surface de joint 23.
Ici l'arbre de sortie 31 se situe en partie haute de l'exemple illustré. On entend par « partie haute », une des deux parties du carter 21 qui se trouve au- dessus du plan de joint P23.
L'invention n'est pas limitée à cet exemple. L'arbre de sortie 31 , et l'étanchéité dynamique associée, pourront être prévus dans la partie basse 22 du carter - partie qui se trouve au-dessous du plan de joint P23 - notamment pour faciliter l'enlèvement de la partie haute 21 pendant une opération de maintenance, partie haute 21 qui comprendrait alors moins d'éléments à emporter lors de son enlèvement. L'étanchéité dynamique au niveau de l'arbre de sortie 31 pourra être obtenue, par exemple à l'aide d'un joint dynamique de type classique, notamment de type rondelle à faible coefficient de frottement.
Cette étanchéité dynamique sera d'autant plus efficace qu'elle sera la seule étanchéité au niveau dudit arbre de sortie 31 . En effet, l'arbre de sortie 31 est désaxé par rapport à ladite surface de joint 23. Cela signifie que l'étanchéité dynamique à prévoir au niveau de l'arbre de sortie 31 n'entre pas en interférence avec l'étanchéité statique à prévoir au niveau de la surface de joint 23. D'autre part, le dispositif 10 selon l'invention comprend, encore, un arbre principal 32, confiné à l'intérieur dudit carter 21 , 22. Cet arbre 32 est notamment monté en rotation sur ledit carter 21 , 22, en particulier au niveau dudit plan de joint P23 mais sans interférer avec ledit joint statique. Il présente un axe, dit axe principal, qui est repéré Y sur les figures. Le plan de joint P23 comprend ledit axe principal Y.
Par « confiné » on entend compris intégralement à l'intérieur dudit carter 21 ,
22. Autrement dit, l'arbre principal 32 ne s'étend pas vers l'extérieur du carter 21 , 22.
Ledit carter 21 , 22 comprendra avantageusement des paliers d'articulation 35-37 dudit arbre principal 32. Ces paliers, de type classique permettront audit arbre principal 32 d'être animé d'un mouvement de rotation autour dudit axe principal Y, notamment lorsqu'il est entraîné en rotation par exemple par une turbine prévue à son niveau. A titre d'exemples non limitatifs, lesdits paliers d'articulation 35-37 pourront être hydrodynamiques, voire magnétiques.
Ici, ledit carter 21 , 22 présente un axe d'extension longitudinal suivant ledit arbre principal 32. Autrement dit, le carter 21 , 22 présente, ici, une forme qui s'étend le long d'un axe d'extension longitudinal qui, lui-même, est confondu avec l'axe principal Y. En particulier, le carter 21 , 22 présente, ici, une forme cylindrique.
Ladite forme cylindrique comprend deux parties demi-cylindriques 21 , 22 qui se joignent le long du plan de joint P23, ledit plan de joint P23 les séparant en deux parties sensiblement symétriques. Cependant, cette représentation n'est pas limitative et le carter 21 , 22 pourra être réalisé à partir de deux parties 21 , 22 de forme non symétriques. Ainsi le carter 21 , 22 pourra être obtenu à partir de toutes autres formes données aux deux parties qui se joignent le long de la surface de joint 23. Le dispositif selon l'invention comprend, en outre, un moyen de transmission mécanique 33, 34, ou réducteur 33, 34, entre l'arbre principal 32 et l'arbre de sortie 31 . Ledit réducteur 33, 34 est intégré à l'intérieur dudit carter 21 , 22. Ledit réducteur 33, 34 sera formé par au moins deux roues dentées 33, 34. Dans l'exemple illustré ici, ledit réducteur comprend une première roue dentée 34 liée à l'arbre principal 32 et une seconde 33 liée à l'arbre de sortie 31 . Lesdites deux roues dentées 33, 34 sont en prise l'une avec l'autre et peuvent permettre de réduire la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 31 par rapport à celle de l'arbre principal 32.
La présence de ce réducteur 33, 34 présente alors l'avantage de prévoir une étanchéité dynamique qui est d'autant plus aisée à réaliser que la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 31 est faible.
Dans un mode de réalisation alternatif, et ceci sans sortir du cadre de l'invention, ledit moyen de transmission mécanique 33, 34 pourra être utilisé pour augmenter la vitesse de rotation dudit arbre de sortie 31 .
D'autre part, il est à noter que l'axe principal Y et l'axe de sortie X sont parallèles entre eux, en particulier pour assurer un fonctionnement optimal dudit réducteur 33, 34. De plus, comme l'arbre principal 32, ledit arbre de sortie 31 est articulé à l'intérieur du carter 21 , 22, en particulier sur une cloison de séparation 26 du carter 21 , 22, notamment à l'aide d'un palier référencé 38 sur les figures.
En effet, ledit carter 21 , 22 pourra comprendre différents compartiments 24, 25 le long dudit arbre principal 32, c'est-à-dire le long dudit axe principal Y.
Le réducteur 33, 34 sera avantageusement situé à l'intérieur d'un premier desdits compartiments 25. Cela présentera l'avantage de l'isoler du reste du carter 21 , 22, notamment de la partie de l'arbre principal 32 qui est destiné à définir un arbre d'éléments tels qu'une turbine, un compresseur et/ou une pompe.
Ces derniers éléments appartiendront, avantageusement, au système thermodynamique, voire constitueront ce système thermodynamique.
Avantageusement, le carter 21 , 22 sera configuré pour que la pression ne soit pas la même dans les différents compartiments 24, 25. Par exemple, la pression dans le compartiment 25 dans lequel est situé le réducteur 33, 34 pourrait être prévue inférieure à celle dans les autres compartiments, notamment à celle dans le compartiment 24 destiné à comprendre ladite turbine, ledit compresseur et/ou ladite pompe. Cela présente l'avantage de prévoir une étanchéité dynamique, au niveau de l'arbre de sortie 31 , entre le compartiment 25 qui le contient et l'extérieur, qui sera d'autant plus aisée à réaliser que la pression qui y règne sera proche de la pression du milieu extérieur, la pression du milieu extérieur étant souvent la pression atmosphérique.
En effet, un faible gradient de pression entre le compartiment 25 du réducteur 33, 34 et l'extérieur diminue les contraintes mécaniques sur le joint dynamique et favorise son étanchéité.
Dans un mode de réalisation alternatif, et ceci sans sortir du cadre de l'invention, la pression dans le compartiment 25 dans lequel est situé le réducteur 33, 34 pourrait être prévue supérieure à celle dans les autres compartiments, notamment à celle dans le compartiment 24 destiné à comprendre ladite turbine, ledit compresseur et/ou ladite pompe.
Ainsi, le dispositif 10 de l'invention est configuré de manière à occuper deux positions, une première position, dite position de fonctionnement, dans laquelle ledit carter 21 , 22 est fermé de manière étanche (voir figures 1 et 2), et une seconde position, dite position de repos, dans laquelle ledit carter 21 , 22 est ouvert et dans laquelle l'arbre principal 32 est apte à être déposé hors dudit carter 21 , 22 (non illustrée ici).
L'invention concerne aussi un ensemble d'un dispositif 10 tel que décrit ci- dessus et de la turbine, du compresseur et/ou de la pompe introduits ci-dessus ; ensemble dans lequel l'arbre principal 32 est destiné à définir un arbre de ladite turbine, dudit compresseur et/ou de ladite pompe.
L'ensemble est donc aisément amovible. On entend par là que l'ensemble peut être facilement déposé, sans démontage d'un nombre de pièces mécaniques élevé. Autrement dit, l'ouverture du carter 21 , 22 autorise l'extraction, en un unique bloc, de l'arbre principal 32 et des éléments qui y sont liés, par exemple ladite turbine, ledit compresseur et/ou ladite pompe.
Cela présente l'avantage d'économiser le nombre de roulements à monter/démonter lors d'opérations de maintenance par exemple. L'ensemble de l'invention présente donc l'avantage supplémentaire de limiter les pertes dues aux roulements, notamment en diminuant leur nombre.
L'invention qui vient d'être décrite trouve une application particulière pour les machines tournantes qui présentent un carter coupé, par exemple horizontalement, afin de répondre à des contraintes de fabrication et/ou d'assemblage de ladite turbine, dudit compresseur et/ou de ladite pompe à l'intérieur dudit carter 21 , 22. En effet, l'invention, en proposant un joint statique qui fait le tour de la surface plane 23 de contact des deux moitiés du carter 21 , 22, et un joint dynamique à l'endroit de la sortie de l'arbre de la machine 31 , résout le problème d'étanchéité qui se pose lorsque l'axe de l'arbre de la machine se trouve sur la surface de contact.
Le dispositif de l'invention permet de résoudre ce problème en déportant l'axe de sortie grâce au réducteur 33, 34.
Il est à noter, d'ailleurs, que le réducteur sera configuré pour baigner dans le fluide de travail du système thermodynamique.
Il est à noter aussi que la géométrie réelle du carter 21 , 22 pourra être plus complexe que la simple représentation qui en est faite sur les figures 1 et 2. II est à noter également que le dispositif 10 décrit ci-dessus trouvera une application particulière pour des turbomachines comprenant une étape de détente d'un flux gazeux.
Il est aussi à noter encore que des variantes de réalisation sont bien sûr possibles. Notamment il est aussi envisageable, dans un exemple de réalisation non illustré ici, que le carter soit réalisé en plus de deux parties, toutes jointes par des surfaces de joint munies de joints d'étanchéité statique, lesdites surfaces de joint ne présentant, à leur niveau, pas de sortie pour l'arbre de la machine tournante.

Claims

Revendications
1 . Dispositif de transmission de couple (10) pour une machine tournante, notamment pour une machine tournante destinée à être intégrée dans un système thermodynamique, ledit dispositif (10) comprenant un carter (21 , 22), un arbre principal (32) et un arbre de sortie (31 ), ledit arbre principal (32) étant confiné à l'intérieur dudit carter (21 , 22), ledit arbre de sortie (31 ) débouchant à l'extérieur dudit carter (21 , 22), ledit carter (21 , 22) présentant une surface de joint (23) entre deux parties dudit carter (21 , 22), ledit dispositif (10) comprenant en outre un moyen d'étanchéité (40) agencé pour assurer une étanchéité dynamique au niveau de l'arbre de sortie (31 ), ledit dispositif (10) comprenant aussi un moyen de transmission mécanique (33, 34) entre l'arbre principal (32) et l'arbre de sortie (31 ), ledit moyen de transmission mécanique (33, 34) étant intégré à l'intérieur dudit carter (21 , 22) et, l'arbre de sortie (31 ) étant désaxé par rapport à la surface de joint (23).
2. Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel la surface de joint (23) est un plan de joint (P23).
3. Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel ledit arbre principal (32) est situé au niveau du plan de joint (P23).
4. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'arbre principal (32) est monté en rotation sur ledit carter (21 , 22).
5. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, configuré de manière à occuper deux positions, une première position, dite position de fonctionnement, dans laquelle ledit carter (21 , 22) est fermé de manière étanche, et une seconde position, dite position de repos, dans laquelle ledit carter (21 , 22) est ouvert et dans laquelle l'arbre principal (32) est apte à être déposé hors dudit carter (21 , 22).
6. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit moyen de transmission mécanique (33, 34) est un réducteur (33, 34).
7. Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel ledit carter (21 , 22) comprend différents compartiments (24, 25) le long dudit arbre principal (32), ledit réducteur (33, 34) étant situé à l'intérieur d'un premier (25) desdits compartiments (24, 25).
8. Ensemble d'un dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes et d'une turbine, d'un compresseur et/ou d'une pompe, ensemble dans lequel l'arbre principal (32) définit un arbre de ladite turbine, dudit compresseur et/ou de ladite pompe.
9. Ensemble selon la revendication précédente, comprenant en outre un fluide de travail circulant au sein dudit carter (21 , 22).
10. Système mettant en œuvre un cycle thermodynamique de Rankine comprenant l'ensemble selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9.
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