Composants de turbines
Cummins Turbo Technologies excelle dans le développement de composants de turbocompresseurs, répondant aux exigences des fabricants de moteurs diesel qui cherchent des moyens de réduire les émissions tout en maintenant ou en améliorant la consommation de carburant, la densité de puissance et la fiabilité. Notre vaste expertise en ingénierie et en turbo s’est développée depuis nos humbles débuts à Holset.
Depuis plus de 60 ans, nos concepteurs et ingénieurs composants ont innové en matière de méthodologies de conception. Le résultat pour le client est une consommation de carburant améliorée, une réduction des coûts d’exploitation globaux, des turbocompresseurs plus petits et des actionneurs plus intelligents. Les composants de Cummins Turbo Technologies sont testés individuellement, dans le cadre du sous-système de turbocompresseur et à nouveau au niveau du turbocompresseur complet.
Les technologies de composants de pointe comprennent :
- Roues usinées à partir de solides (MFS pour des températures de suralimentation élevées et des applications très cycliques.
- Housses de compresseurs en fonte pour des applications à haute température.
- L’amélioration de la largeur de la carte du compresseur (MWE) offre des cartes plus larges que celles de la concurrence.
- Les soupapes de décharge à commande permettent le fonctionnement de la soupape de décharge à une plus large gamme de régimes et de charges du moteur.
- La vanne rotative et les systèmes intégrés pour les systèmes en deux étapes fonctionnent ensemble pour une efficacité optimale du turbo.
- Paliers et carters de turbine refroidis par eau pour les applications à gaz, marines et à haute température.
- Actionneurs électriques avec retour d'information pour une réponse rapide, une grande précision et la fourniture d'autodiagnostics.
- Turbines axiales et radiales pour turbines électriques afin de répondre aux exigences d'emballage et d'optimiser la technologie des turbocomposés.
- Les buses à géométrie variable assurent la gestion thermique des systèmes de post-traitement des gaz d’échappement, entraînent le recyclage des gaz d’échappement (EGR), fournissent une plus grande puissance à des vitesses de turbine plus faibles, permettent le freinage moteur et augmentent la plage de performances du moteur.
- Des systèmes de capteurs intégrés et non intrusifs contrôlent la vitesse, les performances et l'usure, même à faible vitesse.
Que sont les roulements turbo ?
- Les roulements turbo sont des composants qui maintiennent l’efficacité et réduisent les émissions dans les turbocompresseurs.
- Ils veillent à ce que les turbocompresseurs fonctionnent de manière fiable et efficace.
- Ils contrôlent la rotation à grande vitesse des roues de turbine et de compresseur tout en minimisant la friction et l'usure.
Quel est le rôle des roulements turbo dans les moteurs à combustion interne (ICE) ?
- Un turbocompresseur se compose de deux éléments principaux : une turbine et un compresseur.
- Les gaz d'échappement entraînent la turbine, et le compresseur comprime l'air d'admission avant qu'il n'entre dans les cylindres du moteur.
- Les roulements turbo contrôlent le mouvement radial et axial des roues et minimisent les pertes par frottement, garantissant ainsi le bon fonctionnement de la turbine et du compresseur.
- Cela se produit à grande vitesse avec des huiles moteur à faible viscosité, un approvisionnement en huile élevé et des températures de gaz supérieures à 760 °C (1400 °F).
- Les technologies actuelles des roulements turbo se divisent en deux catégories principales : les roulements hydrodynamiques et les roulements à éléments roulants.
Rôle des roulements turbo dans les machines électriques
- Les BEV et les FCEV n’utilisent pas de roulements turbo comme les véhicules à moteur à combustion interne, mais certaines applications spécialisées peuvent toujours en bénéficier indirectement.
- Dans les turbomachines à hydrogène à pile à carburant, les paliers aérodynamiques sans huile sont préférés pour éviter la dégradation de la pile à carburant due à des fuites.
- Ces roulements hydrodynamiques de ventilateur à air (AFB) utilisent de l’air au lieu de l’huile.
- Cela les rend idéaux pour les FCEV en formant un film d'air flexible qui s'adapte à la pression interne.
Paliers hydrodynamiques (roulements lisses) :
- Les anneaux flottants ou les roulements lisses sont également connus sous le nom de roulements hydrodynamiques.
- C'est la configuration la plus couramment utilisée dans les turbocompresseurs modernes.
- Des roulements à bague flottante contrôlent le mouvement radial du rotor à l'aide de deux films d'huile aux diamètres intérieur et extérieur.
- Ils travaillent avec un palier de butée conique séparé pour contrôler le mouvement axial.
- Les turbocompresseurs plus petits peuvent utiliser différents roulements hydrodynamiques, tels que des roulements lisses monoblocs semi-flottants ou des roulements semi-flottants intégrés, monoblocs, avec des patins de butée sur les surfaces d'extrémité, pour supporter les forces axiales.
Roulements à éléments roulants :
- Ces roulements utilisent une seule cartouche avec deux rangées de roulements à billes en céramique à contact angulaire, contrôlant à la fois le mouvement radial et axial du rotor dans un seul assemblage.
- Un amortisseur d'huile entre le diamètre extérieur de la cartouche et le boîtier du palier prolonge la durée de vie des paliers et réduit le bruit en diminuant les contraintes sur les composants.
- Les orifices de la bague extérieure de la cartouche régulent l'huile sous pression pour la lubrification.
Différence entre les éléments roulants et les roulements hydrodynamiques :
- Les roulements à éléments roulants peuvent coûter plus cher, mais ils offrent de meilleures performances.
- Ils réduisent les pertes de roulement et offrent un meilleur contrôle des mouvements radiaux et axiaux.
- Cela permet de réduire les dégagements aérodynamiques et d’abaisser les niveaux de mouvement afin d’augmenter l’efficacité aérodynamique des turbocompresseurs.
- Les roulements à éléments roulants permettent également de fonctionner lorsque les pressions d'alimentation en huile sont faibles.
- Ils travaillent avec des pompes de moteur d'énergie inférieure, tout en offrant une efficacité moteur plus élevée.
- Les fabricants peuvent choisir le bon roulement en tenant compte du fait que l'efficacité du moteur peut compenser le coût initial plus élevé du roulement.