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EP2090764B1 - Dispositif de récupération d'huile - Google Patents

Dispositif de récupération d'huile Download PDF

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Publication number
EP2090764B1
EP2090764B1 EP09152349A EP09152349A EP2090764B1 EP 2090764 B1 EP2090764 B1 EP 2090764B1 EP 09152349 A EP09152349 A EP 09152349A EP 09152349 A EP09152349 A EP 09152349A EP 2090764 B1 EP2090764 B1 EP 2090764B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
oil
recovery device
oil recovery
pressure turbine
ferrule
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP09152349A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2090764A1 (fr
Inventor
Jacques René Bart
Serge René Morreale
Jean-Luc Soupizon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
SNECMA SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SNECMA SAS filed Critical SNECMA SAS
Publication of EP2090764A1 publication Critical patent/EP2090764A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2090764B1 publication Critical patent/EP2090764B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18—Lubricating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16—Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/602—Drainage

Definitions

  • the invention relates to an oil recovery device comprising an inter-turbine casing, on which are mounted an upstream bearing support in which is formed a first hole and a downstream bearing support in which is formed a second hole, each equipped with a landing.
  • the low pressure turbine shaft is centered at the rear by an inter-shaft bearing and a bearing mounted on an exhaust casing.
  • the oil passes through several labyrinths. It is recovered by a tube passing through the hub of the exhaust casing. It is then evacuated directly into a room, commonly called "plug". This evacuation device is necessary in order to prevent the oil from spilling onto the hulls of the low pressure turbine discs with the risk of fire that this could cause.
  • this device is not suitable for all types of reactors, particularly in the case of a reactor in which the bearing supports are grouped on an inter-turbine casing, the exhaust casing being no longer structural but making Grid office of rectifier profiles.
  • the evacuated oil must pass through a rotating part, the low pressure turbine spigot.
  • a known type turbojet engine is also described in the document EP-A-1,316,676 .
  • an oil recovery device comprising an inter-turbine casing on which are mounted an upstream bearing support and a downstream bearing support each equipped with a low pressure turbine journal bearing rotatably mounted relative to the inner casing. -turbine. A ferrule and an opening are provided in the low pressure turbine journal. This makes it possible to deliver oil inside the shell.
  • the present invention specifically relates to an oil recovery device that overcomes these disadvantages.
  • the oil recovery device comprises a low-pressure turbine journal rotatably mounted relative to the inter-turbine casing, a downstream bearing support wall located after the second one. hole for guiding the oil, the wall having a seal with a wall coming from the low pressure turbine journal, a fixed ferrule and an oil passage provided in the low pressure turbine journal for delivering the oil to the inside the ferrule.
  • the trunnion of the low-pressure turbine comprises a tongue which extends longitudinally over one end of the ferrule in order to deliver the oil by centrifugation at the said end of the ferrule and the ferrule flares out starting from the end to which the oil is delivered.
  • the oil passage is located at the bottom of a cavity formed by walls of conical shape.
  • the oil recovery device comprises a rotary joint, a first and a second through hole formed in the bearing supports fixed on the inter-turbine casing, a bearing support wall located after the second hole. said wall having sealing means with a wall coming from the low pressure turbine journal, the end of the bearing support wall overhanging the cavity formed by conically shaped walls.
  • the invention relates to a turbomachine which comprises an oil recovery device according to the present invention.
  • FIG. 1 a sectional view of an oil recovery device according to the prior art. It comprises a first bearing 2 and a second bearing 4. These bearings are disposed within an enclosure defined by labyrinth seals. In case of oil flooding of this chamber due to a failure of the oil recovery system, the oil flows through the labyrinths, as shown by the arrows 10 and 12. The oil flows also by the right (according to the figure 1 ) of the bearing 2 as schematized by the arrow 14 and it joins the flow schematized by the arrow 12.
  • the oil passes through another labyrinth seal 16 before being discharged through a discharge pipe 18 into the "plug" (not shown).
  • This evacuation device prevents the oil from spilling onto the flanges of the low pressure turbine discs.
  • this device is not suitable for the case of a reactor in which the bearing supports are grouped on an inter-turbine bearing.
  • FIG. 2 a sectional view of an oil discharge system according to the present invention.
  • the first bearing 2 and the second bearing 4 are mounted on upstream bearing supports 19 and downstream 23 which are mounted on the inter-turbine casing 25.
  • a low-pressure turbine journal 20 is rotatably mounted relative to the inter-turbine casing 25
  • Bearings 2 and 4 are lubricated by nozzles which project a flow of oil.
  • the first tier 2 is lubricated by the nozzle 21, as shown schematically by the arrow 22 and the second bearing 4 is lubricated by the nozzle 24, as shown schematically by the arrow 26.
  • the oil In normal operation, the oil is evacuated as it is introduced through the nozzles 21 and 24.
  • the oil is recovered at the bottom, between the upstream and downstream support supports 19 and 23, and travels in a pipe towards the bottom. outside the engine via an arm, still in the lower part, the interturbine housing 25.
  • it can occur a failure of the oil evacuation system that leads to a flood of the enclosure in which are housed bearings.
  • This enclosure is delimited by a rotating joint 28 located near the bearing 2 and by a rotary joint 30 located near the bearing 4.
  • the oil passes through the rotary joint 28, then through a first hole 32 formed in the upstream bearing support 19, then a second hole 34 made in the support of Downstream bearing 23.
  • the oil is then guided by a wall 36 of the downstream bearing support 23.
  • This wall 36 comprises a sealing by a labyrinth seal 38 with a wall 40 coming from the low-pressure turbine journal 20.
  • the oil crosses the seal 38 and flows into a cavity 42 formed in the low-pressure turbine journal 20.
  • the walls of this cavity are conical so as to promote the flow of oil towards the bottom of the cavity by centrifugation. This bottom is precisely provided with a through hole 44 allowing the oil to pass from one side to the other of the low pressure turbine journal.
  • the low pressure turbine spigot further comprises a tongue 46 which extends longitudinally over a fixed shroud 48.
  • the oil is thus centrifuged on the shell 48.
  • the oil is ejected and trickles on the conical fixed shell 48, via the "drop" rotating 46, to the lower position where there is a hole 50.
  • the oil then passes into the plug (not shown).
  • FIGS. 3 and 4 respectively a perspective view of the front and a rear view of the oil recovery system according to the invention.
  • the rotary joint 28, the first hole 32 and the second hole 34 are recognized, the wall 36 comprising the labyrinth seal 38, the cavity 42 having conical walls, the hole 44 at the bottom of the cavity 42, through which the oil s evacuates and finally the tongue "lance gout" 46 overlying one end of the fixed ferrule 48.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • L'invention concerne un dispositif de récupération d'huile comprenant un carter inter-turbine, sur lequel sont montés un support de palier amont dans lequel est pratiqué un premier trou et un support de palier aval dans lequel est pratiqué un second trou, équipés chacun d'un palier.
  • Dans un turboréacteur de type connu, l'arbre de turbine basse pression est centré à l'arrière par un palier inter-arbre et par un palier monté sur un carter d'échappement. En cas d'inondation par l'huile de l'enceinte des paliers pour cause de défaillance du système de récupération d'huile, l'huile traverse plusieurs labyrinthes. Elle est récupérée par un tube traversant le moyeu du carter d'échappement. Elle est ensuite évacuée directement dans une pièce, communément appelée « plug ». Ce dispositif d'évacuation est nécessaire afin d'éviter que l'huile ne se déverse sur les viroles des disques de turbine basse pression avec les risques de feu que cela pourrait entraîner. Toutefois, ce dispositif n'est pas adapté à tous les types de réacteurs, notamment au cas d'un réacteur dans lequel les supports de paliers sont regroupés sur un carter inter-turbine, le carter d'échappement n'étant plus structural mais faisant office de grille de profils redresseurs. Dans cette configuration, l'huile évacuée doit traverser une pièce tournante, le tourillon de turbine basse pression.
  • Un turboréacteur de type connu est également décrit dans le document EP-A-1 316 676 .
  • Ce document divulgue un dispositif de récupération d'huile comprenant un carter inter-turbine sur lequel sont montés un support de palier amont et un support de palier aval équipés chacun d'un palier de tourillon de turbine basse pression monté tournant par rapport au carter inter-turbine. Une virole et une ouverture sont prévues dans le tourillon de turbine basse pression. Cela permet de délivrer de l'huile à l'intérieur de la virole.
  • La présente invention a précisément pour objet un dispositif de récupération d'huile qui remédie à ces inconvénients.
  • Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, par le fait que le dispositif de récupération d'huile comprend un tourillon de turbine basse pression monté tournant par rapport au carter inter-turbine, une paroi de support de palier aval située après le second trou pour guider l'huile, la paroi comportant une étanchéité avec une paroi venue du tourillon de turbine basse pression, une virole fixe et un passage d'huile prévu dans le tourillon de turbine à basse pression permettant de délivrer l'huile à l'intérieur de la virole.
  • De préférence, le tourillon du turbine basse pression comporte une languette qui s'étend longitudinalement au-dessus d'une extrémité de la virole afin de délivrer l'huile par centrifugation à ladite extrémité de la virole et la virole s'évase en partant de l'extrémité à laquelle l'huile est délivrée.
  • Avantageusement, le passage d'huile est situé au fond d'une cavité formée par des parois de forme conique.
  • Grâce à ces caractéristiques, il est possible d'installer un système de prévention des conséquences d'une inondation de l'enceinte dans une configuration de supports de paliers regroupés sur un carter inter-turbine.
  • Dans une réalisation particulière, le dispositif de récupération d'huile comporte un joint tournant, un premier et un second trou de passage formés dans les supports de paliers fixés sur le carter inter-turbine, une paroi de support de palier située après le second trou, ladite paroi comportant des moyens d'étanchéité avec une paroi venue du tourillon de turbine basse pression, l'extrémité de la paroi de support de palier surplombant la cavité formée par des parois de forme conique.
  • Par ailleurs, l'invention concerne une turbomachine qui comprend un dispositif de récupération d'huile selon la présente invention.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif en référence aux figures annexées. Sur ces figures :
    • la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif de récupération d'huile conforme à l'art antérieur ;
    • la figure 2 est une vue en coupe d'un dispositif de récupération d'huile conforme à la présente invention ;
    • la figure 3 est une vue en perspective d'un dispositif de récupération d'huile conforme à la présente invention vu depuis l'avant du turboréacteur ;
    • la figure 4 est une vue en perspective du dispositif de récupération d'huile de la figure 3 vu depuis l'arrière du turboréacteur.
  • On a représenté sur la figure 1 une vue en coupe d'un dispositif de récupération d'huile conforme à l'art antérieur. Il comprend un premier palier 2 et un second palier 4. Ces paliers sont disposés à l'intérieur d'une enceinte délimitée par des joints labyrinthes. En cas d'inondation par l'huile de cette enceinte due à une défaillance du système de récupération d'huile, l'huile s'écoule à travers les labyrinthes, comme schématisé par les flèches 10 et 12. L'huile s'écoule également par la droite (selon la figure 1) du palier 2 comme schématisé par la flèche 14 et elle rejoint l'écoulement schématisé par la flèche 12.
  • L'huile traverse encore un autre joint labyrinthe 16 avant d'être évacuée par un tuyau d'évacuation 18 dans le « plug » (non représenté).
  • Ce dispositif d'évacuation évite que l'huile ne se déverse sur les flasques des disques de turbine basse pression. Toutefois, ce dispositif n'est pas adapté au cas d'un réacteur dans lequel les supports de paliers sont regroupés sur un palier inter-turbine.
  • On a représenté sur la figure 2 une vue en coupe d'un système d'évacuation d'huile conforme à la présente invention. Le premier palier 2 et le second palier 4 sont montés sur des supports de palier amont 19 et aval 23 qui sont montés sur le carter inter-turbine 25. Un tourillon de turbine basse pression 20 est monté tournant par rapport au carter inter-turbine 25. Les paliers 2 et 4 sont lubrifiés par des gicleurs qui projettent un flux d'huile. Le premier palier 2 est lubrifié par le gicleur 21, comme schématisé par la flèche 22 et le second palier 4 est lubrifié par le gicleur 24, comme schématisé par la flèche 26.
  • En fonctionnement normal, l'huile est évacuée au fur et à mesure de son introduction par les gicleurs 21 et 24. L'huile est récupérée en partie basse, entre les supports de paliers amont 19 et aval 23 et chemine dans une canalisation vers l'extérieur du moteur via un bras, toujours en partie basse, du carter interturbine 25. Toutefois, il peut se produire une défaillance du système d'évacuation d'huile qui conduit à une inondation de l'enceinte dans laquelle sont logés les paliers. Cette enceinte est délimitée par un joint tournant 28 situé à proximité du palier 2 et par un joint tournant 30 situé à proximité du palier 4.
  • En cas d'inondation de cette enceinte, l'huile passe au travers du joint tournant 28, puis au travers d'un premier trou 32 pratiqué dans le support de palier amont 19, puis d'un second trou 34 pratiqué dans le support de palier aval 23. L'huile est ensuite guidée par une paroi 36 du support de palier aval 23 . Cette paroi 36 comporte une étanchéité par un joint labyrinthe 38 avec une paroi 40 venue du tourillon de turbine basse pression 20. L'huile franchit le joint 38 et s'écoule dans une cavité 42 formée dans le tourillon de turbine basse pression 20. De préférence, les parois de cette cavité sont coniques de manière à favoriser l'écoulement de l'huile vers le fond de la cavité par centrifugation. Ce fond est précisément pourvu d'un trou de passage 44 permettant à l'huile de passer d'une face à l'autre du tourillon de turbine basse pression.
  • Le tourillon de turbine basse pression comporte en outre une languette 46 qui s'étend longitudinalement au-dessus d'une virole fixe 48. L'huile est ainsi centrifugée sur la virole 48. L'huile est éjectée et ruisselle sur la virole fixe conique 48, via le « lance goutte » tournant 46, vers la position basse où se trouve un trou 50. L'huile passe ensuite dans le plug (non représenté).
  • On remarque qu'ainsi l'huile a franchi une pièce tournante, le tourillon de turbine basse pression 20. Ce tourillon est en effet situé entre deux pièces fixes, à savoir le carter inter-turbine 25 et la virole 48.
  • On a représenté sur les figures 3 et 4 respectivement une vue en perspective de l'avant et une vue de l'arrière du système de récupération d'huile conforme à l'invention. On reconnaît le joint tournant 28, le premier trou 32 et le second trou 34, la paroi 36 comportant le joint labyrinthe 38, la cavité 42 comportant des parois coniques, le trou 44 au fond de la cavité 42, par lequel l'huile s'évacue et enfin la languette « lance goutte » 46 surmontant une extrémité de la virole fixe 48.

Claims (5)

  1. Dispositif de récupération d'huile comprenant un carter inter-turbine (25) sur lequel sont montés un support de palier amont (19) dans lequel est pratiqué un premier trou (32) et un support de palier aval (23) dans lequel est pratiqué un second trou (34), équipés chacun d'un palier, comprenant un tourillon de turbine basse pression (20) monté tournant par rapport au carter inter-turbine (25), une virole fixe (48) et un passage d'huile (44) étant prévu dans le tourillon (20) de turbine à basse pression permettant de délivrer l'huile à l'intérieur de la virole (48), caractérisé par une paroi (36) de support de palier aval (23) située après le second trou pour guider l'huile, la paroi (36) comportant une étanchéité (38) avec une paroi (40) venue du tourillon de turbine basse pression.
  2. Dispositif de récupération d'huile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tourillon du turbine basse pression comporte une languette (46) qui s'étend longitudinalement au-dessus d'une extrémité de la virole (48) afin de délivrer l'huile par centrifugation à ladite extrémité de la virole (48) et en ce que la virole (48) s'évase en partant de l'extrémité à laquelle l'huile est délivrée.
  3. Dispositif de récupération d'huile selon la revendication 2, caractérisé en ce que le passage d'huile (44) est situé au fond d'une cavité (42) formée par des parois de forme conique.
  4. Dispositif de récupération d'huile selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un joint tournant (28), l'extrémité de la paroi de support de palier surplombant la cavité formée par des parois de forme conique.
  5. Turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de récupération d'huile selon l'une des revendications 1 à 4.
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