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FR3075308A1 - Enceinte de lubrification d'au moins un palier d'une turbomachine - Google Patents

Enceinte de lubrification d'au moins un palier d'une turbomachine Download PDF

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Publication number
FR3075308A1
FR3075308A1 FR1762100A FR1762100A FR3075308A1 FR 3075308 A1 FR3075308 A1 FR 3075308A1 FR 1762100 A FR1762100 A FR 1762100A FR 1762100 A FR1762100 A FR 1762100A FR 3075308 A1 FR3075308 A1 FR 3075308A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
enclosure
turbomachine
flow
value
pressurized air
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.)
Granted
Application number
FR1762100A
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English (en)
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FR3075308B1 (fr
Inventor
Daniel Bernava
Abdelkader BENYAHIA
Roger Gaston Caty Fabien
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
Safran Aircraft Engines 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 Safran Aircraft Engines SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
Priority to FR1762100A priority Critical patent/FR3075308B1/fr
Publication of FR3075308A1 publication Critical patent/FR3075308A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3075308B1 publication Critical patent/FR3075308B1/fr
Active legal-status Critical Current
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Abstract

L'invention concerne une enceinte (20) de lubrification d'au moins un palier (10) d'une turbomachine, comprenant des parois fixes (22) s'étendant autour dudit au moins un palier (10) de guidage d'un arbre (12), des moyens d'étanchéité (24) étant agencés entre lesdites parois fixes (22) et ledit arbre (12), l'enceinte (20) étant configurée pour subir la pression d'un système de pressurisation (36) délivrant un débit de pressurisation à travers desdits moyens d'étanchéité (24) dans ladite enceinte (20), et au moins une canalisation (38) de sortie d'air sous pression agencée pour évacuer l'air sous pression de ladite enceinte (20), caractérisée en ce que ladite canalisation (38) comprend des moyens de réglage de débit (42), qui sont configurés pour maintenir une valeur nominale du débit de sortie d'air sous pression lorsque la turbomachine est à un bas régime, tel qu'un vol stationnaire et en descente, et pour réduire la valeur du débit de sortie lorsque la turbomachine est à un haut régime, tel qu'au décollage, à l'atterrissage pendant une inversion de poussée, en montée et en vol croisière.

Description

Enceinte de lubrification d’au moins un palier d’une turbomachine
Domaine technique
La présente invention concerne une enceinte de lubrification d’au moins un palier d’une turbomachine.
Etat de la technique
De manière classique, une turbomachine, notamment d’aéronef, comporte, d’amont en aval dans le sens de l’écoulement des gaz, au moins un compresseur, une chambre de combustion, et au moins une turbine. Le rôle du compresseur est d’accroître la pression de l’air, qui est ensuite fourni à la chambre de combustion. Dans la chambre de combustion, de l’air est mélangé à un carburant et brûlé. Les gaz de combustion passent ensuite à travers la turbine, dont le rôle est d’assurer l’entraînement en rotation du compresseur en prélevant une partie de l’énergie de pression des gaz sortant de la chambre de combustion et en la transformant en énergie mécanique.
Le compresseur et la turbine sont chacun constitués d’un premier ensemble de pièces fixes constituant un stator et d’un second ensemble de pièces, susceptible d’être mis en rotation par rapport au stator, constituant un rotor.
Un rotor est guidé dans un stator au moyen de paliers, par exemple à roulements, qui assurent par exemple le guidage d’un arbre du rotor. La vitesse de rotation du rotor et les contraintes transmises du rotor au stator au moyen des paliers sont élevées, et de ce fait, il est nécessaire de lubrifier lesdits paliers, ainsi que de les refroidir suite à l’échauffement des paliers dû aux frottements, durant toutes les phases de fonctionnement de la turbomachine.
La lubrification des paliers est généralement réalisée avec de l’huile synthétique, qui présente des risques d’inflammation. De ce fait, les paliers sont généralement enfermés dans des enceintes pour leur lubrification, de manière à être isolés des autres éléments de la turbomachine. Ainsi, une enceinte de lubrification permet de maîtriser la consommation d’huile de la turbomachine, et de contenir l’huile pour éviter tout risque d’inflammation au sein de la turbomachine.
Une enceinte de lubrification est généralement constituée par un assemblage de parois mobiles et de parois fixes, entre lesquelles sont positionnés des moyens d’étanchéité, pour éviter toute fuite d’huile entre lesdites parois. Comme les parois mobiles et les parois fixes ne peuvent être solidarisées, les moyens d’étanchéité d’une enceinte ne peuvent être parfaitement imperméables à l’huile. En conséquence, afin de garantir la conservation de l'huile à l'intérieur de l’enceinte de lubrification, celle-ci est généralement pressurisée.
En référence à la figure 1, un palier 1 de guidage d’un arbre 2 d’une turbomachine, s’étendant selon l’axe de rotation noté X, est agencé dans une enceinte 3 de lubrification pressurisée. De l’air sous pression extérieur à l’enceinte 3 traverse les moyens d’étanchéité 4 de l’enceinte en ramenant vers l’intérieur de l’enceinte 3 les éventuelles gouttes d’huile ayant pu s’acheminer vers l’extérieur de l’enceinte par capillarité, l’acheminement de l’air étant illustré à l’aide des flèches A. L’air sous pression est ensuite évacué de l’enceinte 3 et traverse un déshuileur 5 de séparation de l’air et de l’huile, l’évacuation de l’air étant illustré à l’aide la flèche B. Le déshuileur 5 permet d’éviter que l’air n’emporte trop d’huile, ce qui aurait pour conséquence une augmentation de la consommation d’huile de la turbomachine. L’huile récupérée par le déshuileur 5 est ensuite envoyée dans un réservoir d’huile, et l'air de pressurisation est évacué vers l'extérieur.
Cependant, la pressurisation de l’enceinte est réglée sur des phases de fonctionnement au ralenti de la turbomachine, c’est-à-dire sur des pressions de pressurisation faibles. De ce fait, lors des phases de fonctionnement à haut régime de la turbomachine, on constate une forte augmentation de la valeur du débit de pressurisation, qui est supérieur aux besoins de fonctionnement minimum. De plus, on constate une augmentation du différentiel de pression au niveau des moyens d’étanchéités, ce différentiel de pression permettant de définir la pressurisation de l’enceinte. Plus précisément, lors d’une phase de fonctionnement au ralenti de la turbomachine, on règle le différentiel de pression au minimum, et lors d’une phase à haut régime de la turbomachine, par exemple au décollage, le différentiel de pression est supérieur, par exemple dix fois supérieur, à celui en phase de ralenti, ce qui augmente le débit d’entrée d’air dans l’enceinte.
De plus, le débit de pressurisation a un impact non négligeable sur la consommation spécifique de la turbomachine (SFC, de l’anglais « Spécifie Fuel Consumption »), qui représente la consommation de carburant par unité de poussée de la turbomachine, et qui est utilisée pour évaluer l’efficacité de la turbomachine. Comme de l’air est comprimé pour finalement être rejeté à l’extérieur, sans récupération d’énergie, une augmentation de la quantité d’air de pressurisation signifie également une augmentation de la consommation de carburant.
En outre, l’air de pressurisation étant un vecteur de transport de gouttelettes d’huile hors de la turbomachine, une augmentation de la quantité d’air de pressurisation signifie également une augmentation de la consommation d’huile.
La présente invention propose une solution simple, efficace et économique à ces problèmes.
Exposé de l’invention
A cet effet, l’invention concerne une enceinte de lubrification d’au moins un palier d’une turbomachine, comprenant des parois fixes s’étendant autour dudit au moins un palier de guidage d’un arbre, des moyens d’étanchéité étant agencés entre lesdites parois fixes et ledit arbre, l’enceinte étant configurée pour subir la pression d’un système de pressurisation délivrant un débit de pressurisation à travers desdits moyens d’étanchéité dans ladite enceinte, et au moins une canalisation de sortie d’air sous pression agencée pour évacuer l’air sous pression de ladite enceinte, caractérisée en ce que ladite canalisation comprend des moyens de réglage de débit, qui sont configurés pour maintenir une valeur nominale du débit de sortie d’air sous pression lorsque la turbomachine est à un bas régime, tel qu’en vol stationnaire et en descente, et pour réduire la valeur du débit de sortie lorsque la turbomachine est à un haut régime, tel qu’au décollage, à l’atterrissage pendant une inversion de poussée, en montée et en vol croisière.
Avantageusement, les moyens de réglage de débit de l’enceinte de lubrification selon l’invention permettent de diminuer la valeur du débit de sortie d’air sous pression lors des phases de haut régime de la turbomachine, et comme la valeur du débit d’entrée d’air sous pression dans l’enceinte est temporairement maintenue, cela permet d’augmenter la valeur de la pression au sein de l’enceinte. Suite à l’augmentation de la valeur de la pression au sein de l’enceinte, les moyens d’étanchéité, ayant une perméabilité figée, voient un rapport de pression entre l’extérieur et l’intérieur de l’enceinte plus faible, tout en respectant le rapport de pression minimum pour assurer un fonctionnement correct de l’enceinte. Ceci a pour conséquence de permettre une diminution de la valeur du débit de pressurisation en entrée de l’enceinte, c’est-à-dire du débit de pressurisation traversant les moyens d’étanchéité, durant les phases à haut régime de la turbomachine. .
Autrement, dit les moyens de réglage de débit de l’enceinte de lubrification selon l’invention permettent d’avoir un asservissement du système de pressurisation, en maintenant un contrôle du débit de pressurisation maximum au travers de l’enceinte.
De plus, contrairement aux enceintes de lubrification selon l’art antérieur, la pressurisation de l’enceinte n’est pas réglée uniquement sur les phases de ralenti, c’està-dire les phases de bas régime de la turbomachine, et n’est pas subie sur toutes les autres phases de fonctionnement, par exemple les phases de haut régime de la turbomachine. En effet, la pressurisation de l’enceinte est réglée sur toutes les phases de fonctionnement de la turbomachine, puisque la valeur du débit de sortie d’air sous pression est maintenue à une valeur nominale lors des phases de bas régime de la turbomachine et est réduite lors des phases de haut régime de la turbomachine.
En outre, la maîtrise du débit de pressurisation permet de diminuer les pertes de SFC de la turbomachine et de diminuer la consommation d’huile de la turbomachine. En effet, en diminuant la valeur du débit de sortie d’air sous pression lors des phases de haut régime de la turbomachine, on diminue la valeur du débit de pressurisation, ce qui permet de diminuer l’impact de la pressurisation sur la consommation de carburant. De préférence, les moyens de réglage de débit sont aptes à réduire la section de passage de sortie d’air sous pression de la canalisation.
De préférence, les moyens de réglage de débit comprennent une vanne à débit variable.
Selon un mode de réalisation, la vanne est du type active et pilotée. L’enceinte de lubrification peut comprendre un dispositif de commande configuré pour commander la fermeture au moins partielle de ladite vanne lorsque la turbomachine est à un haut régime, et pour commander l’ouverture de la vanne lorsque la turbomachine est à un bas régime.
Selon une variante, la vanne est du type passive. La vanne peut comporter, par exemple, un piston alimenté d’un côté avec une pression source et relié de l’autre côté à un ressort de rappel, le ressort étant configuré pour exercer une fonction de rappel lorsque la valeur de la pression source est supérieure à la valeur d’une pression seuil, de manière à ce que le piston ferme au moins partiellement la vanne.
Avantageusement, les moyens de réglage de débit sont configurés pour réduire la valeur du débit de sortie d’air sous pression jusqu’à au moins 40% de sa valeur nominale. De préférence, les moyens de réglage de débit sont configurés pour réduire la valeur du débit de sortie d’air sous pression jusqu’à 50% de sa valeur nominale.
Selon un mode de réalisation, les moyens de réglage de débit sont positionnés sur la canalisation en amont d’un déshuileur de séparation de l’air et de l’huile.
De façon avantageuse, la maîtrise du débit de pressurisation et les moyens de réglage de débit positionnés en amont du déshuileur permettent de diminuer les pertes de SFC de la turbomachine. En effet, en diminuant la valeur du débit de sortie d’air sous pression lors des phases de haut régime de la turbomachine, on diminue la quantité d’air huilé destiné à traverser le déshuileur, ce qui permet de diminuer la consommation d’huile de la turbomachine.
L’invention concerne également une turbomachine comprenant une enceinte de lubrification d’un palier selon l’invention.
La turbomachine peut comprendre un déshuileur de séparation de l’air et de l’huile. De préférence, les moyens de réglage de débit sont agencés sur la canalisation entre au moins une des parois fixes et le déshuileur.
L’invention se rapporte également à un procédé de réduction du débit de pressurisation dans une enceinte de lubrification d’au moins un palier d’une turbomachine, au moyen d’une enceinte selon l’invention.
Le procédé comprend une étape de réglage de la valeur du débit de sortie d’air sous pression à travers la canalisation de sortie d’air sous pression, de façon à réduire la valeur du débit de pressurisation traversant les moyens d’étanchéité lorsque la turbomachine est à un haut régime.
De préférence, le procédé comprend une étape consistant à analyser les risques pour la turbomachine de l’installation de différents moyens de réglage de débit, puis une étape consistant à choisir des moyens de réglage de débit parmi les différents moyens de réglage de débit, de manière à minimiser les risques pour la turbomachine résultant de l’installation desdits moyens de réglage de débit.
Description des figures
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue très schématique en coupe axiale d’une enceinte de lubrification d’au moins un palier d’une turbomachine selon l’art antérieur décrit précédemment,
- la figure 2 est une vue très schématique en coupe axiale d’une enceinte de lubrification d’au moins un palier d’une turbomachine selon l’invention,
- les figures 3a et 3b représentent schématiquement des moyens de réglage de débit comprenant une vanne à débit variable du type active d’une enceinte de lubrification d’au moins un palier d’une turbomachine selon l’invention, et
- les figures 4a et 4b représentent schématiquement des moyens de réglage de débit comprenant une vanne à débit variable du type passive d’une enceinte de lubrification d’au moins un palier d’une turbomachine selon l’invention.
Description détaillée
Une turbomachine d’aéronef, tel qu’un turbopropulseur ou un turboréacteur, comprend classiquement d’amont en aval dans le sens d’écoulement des gaz dans le moteur, au moins un compresseur, par exemple un compresseur basse pression et un compresseur haute pression, une chambre annulaire de combustion, et au moins une turbine, par exemple une turbine basse pression et une turbine haute pression. Le rotor du compresseur basse pression, respectivement haute pression, est relié au rotor de la turbine basse pression, respectivement haute pression, pour former un corps tournant. Les arbres de rotor de la turbomachine sont centrés et guidés en rotation par des paliers.
La figure 2 représente un palier 10 de guidage d’un arbre 12 d’une turbomachine agencé dans une enceinte 20 de lubrification de ce palier. Une pluralité de paliers 10 de guidage peut être agencée dans l’enceinte 20 de lubrification.
Le palier 10 est agencé pour centrer l’arbre 12 autour d’un axe de rotation noté X. Par exemple, le palier 10 peut être un palier à billes ou un palier à rouleaux.
L’enceinte 20 de lubrification comprend des parois fixes 22 s’étendant autour du palier 10 de guidage.
Des moyens d’étanchéité 24 sont agencés entre les parois fixes 22 de l’enceinte 20 et l’arbre 12, l’arbre 12 constituant des parois mobiles de l’enceinte 20 de lubrification. Autrement dit, l’enceinte 20 de lubrification est formée par un assemblage de parois mobiles et de parois fixes, entre lesquelles sont positionnés des moyens d’étanchéité 24. L’enceinte 20 de lubrification peut comprendre un unique moyen d’étanchéité agencé entre les parois fixes 22 de l’enceinte 20 et l’arbre 12. Les moyens d’étanchéité 24 ont pour but d’éviter des fuites d’huile en dehors de l’enceinte 20 de lubrification.
L’enceinte 20 de lubrification peut comprendre une canalisation 26 d'amenée de l'huile dans l’enceinte 20 reliée à un réservoir d’huile 28 pour permettre la lubrification du palier 10 et à une pompe 30 de circulation de l’huile. Avantageusement, l’huile permet également un refroidissement du palier 10.
Après actionnement de la pompe 30 de circulation de l’huile, de l’huile en provenance du réservoir d’huile 28 est injectée sur le palier 10, ou au voisinage du palier 10 via la canalisation 26 d'amenée de l'huile. La pompe 30 de circulation de l’huile et le réservoir d’huile 28 permettent d’alimenter le palier 10 avec de l’huile à une pression suffisante pour que, du seul fait de cette pression, l’huile soit acheminée depuis le réservoir d’huile 28 jusqu’au palier 10 par la canalisation 26.
L’enceinte 20 de lubrification peut également comprendre une canalisation 32 de récupération de l’huile reliée à une pompe 34 permettant de récupérer l’huile injectée sur ou au voisinage du palier 10 après la lubrification de celui-ci.
L’enceinte 20 de lubrification est configurée pour subir la pression d’un système de pressurisation 36 délivrant un débit de pressurisation à travers les moyens d’étanchéité 24 dans l’enceinte 20. En particulier, un air pressurisé est injecté dans les moyens d’étanchéité 24 afin d’assurer l’étanchéité de l’enceinte 20, l’acheminement de l’air étant illustré à l’aide des flèches A. Cet air de pressurisation peut être prélevé directement dans la veine d’air de la turbomachine, ou en aval d’un étage d’un compresseur, par exemple le compresseur basse pression. En particulier, la pression du système de pressurisation 36, notamment au niveau de l’entrée d’air sous pression dans l’enceinte 20, est supérieure à la pression à l’intérieur de l’enceinte 20, de sorte que l’air traverse les moyens d’étanchéité 24 pour entrer dans l’enceinte 20.
L'air de pressurisation se charge en huile au cours de sa circulation dans l’enceinte 20 pressurisée pour former un brouillard de lubrification.
L’enceinte 20 de lubrification comprend au moins une canalisation 38 de sortie d’air sous pression agencée pour évacuer l’air sous pression en sortie de l’enceinte 20. En particulier, la canalisation 38 de sortie d’air sous pression récupère le brouillard d'huile en sortie de l’enceinte 20.
L’enceinte 20 peut comprendre des moyens de dégazage (non représentés) pour extraire le brouillard d’huile de l’enceinte.
La turbomachine peut comprendre un déshuileur 40 relié à la canalisation 38 de sortie d’air sous pression de l’enceinte 20 pour séparer le mélange d'air et d'huile. Plus précisément, en sortie de l’enceinte 20, les composants du brouillard d’huile sont séparés, de sorte que le déshuileur 40 élimine l'huile du brouillard. L’huile est ensuite renvoyée dans un réservoir d’huile, par exemple le réservoir d’huile 28, alors que l'air de pressurisation déshuilé est éjecté vers l'extérieur de la turbomachine, l’évacuation de l’air étant illustré à l’aide de la flèche B. En particulier, la pression de l’air évacué par le déshuileur 40 est inférieure à la pression à l’intérieur de l’enceinte 20, de sorte que l’air puisse être acheminé de l’enceinte 20 au déshuileur 40.
Le déshuileur 40 permet ainsi de récupérer l’huile du brouillard d’huile, et ainsi d’éviter l’évacuation de ce mélange air/huile vers l’extérieur de la turbomachine. Ce déshuileur permet donc d’éviter un rejet d’air chargé d’huile à l’extérieur de la turbomachine, et donc d’atténuer l’impact écologique des turbomachines, tout en permettant de réduire la consommation d’huile de la turbomachine, et de limiter les opérations de remplissage des réservoirs d’huile.
La canalisation 38 de sortie d’air sous pression comprend des moyens de réglage de débit 42 configurés pour maintenir une valeur nominale du débit de sortie d’air sous pression lorsque la turbomachine est à un bas régime et pour réduire la valeur du débit de sortie lorsque la turbomachine est à un haut régime. Autrement dit, les moyens de réglage de débit 42 sont ici des moyens de restriction variable du débit de pressurisation durant les phases à haut régime de la turbomachine. Une valeur nominale du débit de sortie d’air sous pression est une valeur du débit de sortie d’air sous pression pour un fonctionnement optimal de la turbomachine.
Une phase de bas régime de la turbomachine correspond à une phase de ralenti de la turbomachine, comme par exemple un vol stationnaire, un déplacement sur une piste d’atterrissage/décollage ou une descente de l’aéronef.
Une phase à haut régime de la turbomachine correspond à une phase où le moteur doit fournir une poussée élevée, et donc dans laquelle les rotors de la turbomachine tournent à une vitesse élevée et compriment un débit d’air important. Par exemple, une phase de haut régime de la turbomachine correspond au décollage, à l’atterrissage pendant une inversion de poussée (également appelée « reverse » en anglais), à une montée ou un vol croisière de l’aéronef.
En général, un moteur de la turbomachine comprend un corps basse pression et un corps haute pression. Le pilotage du moteur est réalisé au moyen de la consigne de rotation de l’arbre du corps basse pression. Ainsi, les phases de haut, respectivement bas, régime de la turbomachine correspondent aux phases de haut, respectivement bas, régime du moteur, c’est-à-dire du corps basse pression.
Le corps basse pression comprend une soufflante qui génère la majeure partie de la poussée de la turbomachine. Lors d’un déplacement sur une piste d’atterrissage/décollage, la soufflante tourne à environ 22% de sa vitesse maximale, tandis qu’au décollage, elle tourne autour de 90% de sa vitesse maximale et lors d’un vol croisière, elle tourne aux alentours de 80% de sa vitesse maximale.
De plus, une phase de haut régime de la turbomachine peut être caractérisée par une pression d’un plan thermodynamique de la turbomachine. Lorsque cette pression dépasse une valeur prédéterminée relative à la pression ambiante, on peut en déterminer que la turbomachine est en phase de haut régime.
En outre, la vitesse de rotation d’une turbine de la turbomachine, par exemple celle de la turbine basse pression ou de la turbine haute pression, ou une consigne de la vitesse de rotation de ladite turbine peut permettre de différencier le bas régime du haut régime de la turbomachine.
De préférence, les moyens de réglage de débit 42 sont agencés entre les parois fixes 22 de l’enceinte 20 et le déshuileur 40, et plus précisément sur la canalisation 38 de sortie d’air sous pression qui évacue le mélange air/huile.
Les moyens de réglage de débit 42 peuvent être aptes à diminuer la section de passage de l’air sous pression dans la canalisation 38, en amont du déshuileur 40. Ceci permet d’augmenter la valeur de la pression au sein de l’enceinte 20 et donc de diminuer la valeur du débit de pressurisation traversant les moyens d’étanchéité 24. En effet, les moyens d’étanchéité 24 ont une perméabilité figée et voient un rapport de pression entre l’extérieur et l’intérieur de l’enceinte 20 plus faible.
De plus, la diminution de la quantité d’air sous pression traversant le déshuileur 40 permet de diminuer la quantité d’huile le traversant, et ainsi permet de diminuer la consommation d’huile de la turbomachine.
La canalisation 38 de sortie d’air sous pression peut comprendre une pluralité de moyens de réglage de débit 42. En particulier, les moyens de réglage de débit 42 peuvent fonctionner simultanément, de façon complémentaire, ou indépendamment les uns des autres.
Les moyens de réglage de débit 42 peuvent comprendre une vanne à débit variable, comme par exemple une vanne papillon, une vanne à soupape ou tout autre type de vanne qui permet de contrôler un débit de sortie d’air sous pression de l’enceinte 20.
La vanne peut être du type active et pilotée. En particulier, la vanne peut être pilotée en fonction du régime de la turbomachine. Par exemple, l’enceinte 20 peut comprendre un dispositif de commande 44 configuré pour commander la fermeture au moins partielle de la vanne lorsque la turbomachine est à un haut régime, et pour commander l’ouverture de la vanne lorsque la turbomachine est à un bas régime.
Des moyens de réglage de débit 42 comprenant une vanne papillon pilotée sont par exemple représentés sur les figures 3a et 3b.
La figure 3a représente la vanne papillon pilotée lorsque la turbomachine est à un bas régime. Le papillon 46 est ouvert, de manière à laisser passer l’air sous pression dans la canalisation 38 de sortie d’air sous pression de l’enceinte 20 jusqu’au déshuileur 40, l’acheminement de l’air étant représenté à l’aide des flèches C.
Comme représenté sur la figure 3b illustrant la vanne papillon durant une phase à haut régime de la turbomachine, le papillon 46 est partiellement fermé. Un faible débit d’air sous pression passe dans la canalisation 38 de sortie d’air sous pression de l’enceinte 20 jusqu’au déshuileur 40, l’acheminement de l’air étant représenté à l’aide des flèches C. La fermeture au moins partielle du papillon permet d’assurer une diminution de la quantité d’air huilé transporté au déshuileur 40 par rapport à la figure 3a.
La vanne peut être du type passive, par exemple une vanne papillon passive, et comporter, par exemple, un piston alimenté d’un côté avec une pression source, telle que la pression d’entrée du compresseur haute pression, et relié de l’autre côté à un ressort de rappel. Le ressort de rappel est réglé pour compenser une pression seuil.
Tant que la valeur de la pression source est inférieure à la valeur de la pression seuil, le piston est immobile et le papillon de la vanne est ouvert. Dans ce cas, l’air sous pression passe dans la canalisation de sortie d’air sous pression de l’enceinte jusqu’au déshuileur. Lorsque la valeur de la pression source devient supérieure à la valeur de la pression seuil, un effort supérieur à celui du ressort de rappel, qui se compresse, permet de déplacer le piston, qui ferme au moins partiellement le papillon de la vanne. Ceci a pour conséquence de restreindre la valeur du débit d’air dans la canalisation de sortie d’air sous pression de l’enceinte.
Comme représenté sur la figure 4a illustrant une phase à bas régime de la turbomachine, la valeur de la pression d’entrée du compresseur haute pression est inférieure à la valeur de la pression seuil, le piston 48 est éloigné du siège 50 du piston. L’air sous pression passe dans la canalisation 38 de sortie d’air sous pression de l’enceinte 20 jusqu’au déshuileur 40, l’acheminement de l’air sous pression source étant représenté à l’aide des flèches D et l’acheminement de l’air sous pression seuil étant représenté par à l’aide de la flèche E.
Comme représenté sur la figure 4b illustrant une phase à haut régime de la turbomachine, la valeur de la pression d’entrée du compresseur haute pression est supérieure à la valeur de la pression seuil, le piston 48 se rapproche du siège 50 du piston et ferme au moins partiellement la section de la canalisation 38 de sortie d’air sous pression de l’enceinte 20 jusqu’au déshuileur 40.
Les moyens de réglage de débit 42 peuvent être configurés pour réduire la valeur du débit de sortie d’air sous pression jusqu’à au moins 40% de sa valeur nominale. De préférence, les moyens de réglage de débit 42 permettent de réduire la valeur du débit de sortie d’air sous pression jusqu’à 50% de sa valeur nominale.
L’invention concerne également un procédé réduction du débit de pressurisation d’une enceinte de lubrification d’au moins un palier d’une turbomachine, au moyen d’une enceinte 20 telle que décrite précédemment.
Le procédé comprend une étape de réglage de la valeur du débit de sortie d’air sous pression à travers la canalisation 38 de sortie d’air sous pression, de façon à réduire la valeur du débit de pressurisation traversant les moyens d’étanchéité 24 lorsque la turbomachine est à un haut régime. En particulier, le réglage de la valeur du débit de sortie d’air sous pression peut permettre de réduire la section de passage de l’air sous pression au niveau de la canalisation 38 de sortie d’air sous pression, en amont du déshuileur 40.
Le procédé peut comprendre, en amont de l’étape de réglage du débit de sortie d’air sous pression, une étape consistant à analyser les risques pour le moteur de la turbomachine de l’installation de différents moyens de réglage de débit 42, et notamment les conséquences en cas de panne desdits moyens de réglage de débit 42. Par exemple, les différents moyens de réglage de débit 42 peuvent être différentes vannes à débit variable, telles que des vannes papillon pilotées ou des vannes papillon passives. Comme une panne des moyens de réglage de débit 42 peut induire des risques pour le moteur de la turbomachine, une analyse des risques de l’installation de différents moyens de réglage de débit 42 dans la turbomachine permet d’anticiper le comportement du moteur de la turbomachine, notamment en cas de panne des moyens de réglage de débit 42.
Le procédé peut comprendre, suite à l’étape d’analyse des risques, une étape consistant à choisir des moyens de réglage de débit 42 parmi les différents moyens de réglage de débit, de manière à minimiser les risques pour la turbomachine résultant de l’installation desdits moyens de réglage de débit 42. En particulier, les moyens de réglage de débit 42 peuvent être choisis en fonction de la valeur de la pressurisation souhaitée dans l’enceinte pour chaque phase de vol de l’aéronef.

Claims (11)

  1. Revendications
    1. Enceinte (20) de lubrification d’au moins un palier (10) d’une turbomachine, comprenant des parois fixes (22) s’étendant autour dudit au moins un palier (10) de guidage d’un arbre (12), des moyens d’étanchéité (24) étant agencés entre lesdites parois fixes (22) et ledit arbre (12), l’enceinte (20) étant configurée pour subir la pression d’un système de pressurisation (36) délivrant un débit de pressurisation à travers desdits moyens d’étanchéité (24) dans ladite enceinte (20), et au moins une canalisation (38) de sortie d’air sous pression agencée pour évacuer l’air sous pression de ladite enceinte (20), caractérisée en ce que ladite canalisation (38) comprend des moyens de réglage de débit (42), qui sont configurés pour maintenir une valeur nominale du débit de sortie d’air sous pression lorsque la turbomachine est à un bas régime, tel qu’en vol stationnaire et en descente, et pour réduire la valeur du débit de sortie lorsque la turbomachine est à un haut régime, tel qu’au décollage, à l’atterrissage pendant une inversion de poussée, en montée et en vol croisière.
  2. 2. Enceinte (20) selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens de réglage de débit (42) sont aptes à réduire la section de passage de sortie d’air sous pression de la canalisation (38).
  3. 3. Enceinte (20) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle lesdits moyens de réglage de débit (42) comprennent une vanne à débit variable.
  4. 4. Enceinte (20) selon la revendication 3, dans laquelle, ladite vanne est du type active et pilotée.
  5. 5. Enceinte (20) selon la revendication 4, comprenant un dispositif de commande (44) configuré pour commander la fermeture au moins partielle de ladite vanne lorsque la turbomachine est à un haut régime, et pour commander l’ouverture de la vanne lorsque la turbomachine est à un bas régime.
  6. 6. Enceinte (20) selon la revendication 3, dans laquelle ladite vanne est du type passive, et comporte par exemple un piston (48) alimenté d’un côté avec une pression source et relié de l’autre côté à un ressort de rappel, ledit ressort étant configuré pour exercer une fonction de rappel lorsque la valeur de la pression source est supérieure à la valeur d’une pression seuil, de manière à ce que le piston (48) ferme au moins partiellement ladite vanne.
  7. 7. Enceinte (20) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle lesdits moyens de réglage de débit (42) sont configurés pour réduire la valeur du débit de sortie jusqu’à au moins 40% de sa valeur nominale, et de préférence jusqu’à 50% de sa valeur nominale.
  8. 8. Enceinte (20) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle lesdits moyens de réglage de débit (42) sont positionnés sur la canalisation (38) en amont d’un déshuileur (40) de séparation de l’air et de l’huile.
  9. 9. Turbomachine comprenant au moins une enceinte (20) de lubrification d’un palier selon l’une des revendications précédentes.
  10. 10. Turbomachine selon la revendication précédente, comprenant une enceinte (20) selon la revendication 8, dans laquelle lesdits moyens de réglage de débit (42) sont agencés sur la canalisation (38) entre au moins une desdites parois fixes (22) et ledit déshuileur (40).
  11. 11. Procédé de réduction d’un débit de pressurisation d’une enceinte (20) de lubrification d’au moins un palier (10) d’une turbomachine, au moyen d’une enceinte (20) selon l’une des revendications 1 à 8, le procédé comprend une étape de réglage de la valeur du débit de sortie d’air sous pression à travers ladite canalisation (38), de façon à réduire la valeur du débit de pressurisation traversant lesdits moyens d’étanchéité (24) lorsque la turbomachine est à un haut régime.
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