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WO2018060595A1 - Enceinte lubrifiee pour turbomachine d'aeronef, limitant la retention de lubrifiant lors du tangage - Google Patents

Enceinte lubrifiee pour turbomachine d'aeronef, limitant la retention de lubrifiant lors du tangage Download PDF

Info

Publication number
WO2018060595A1
WO2018060595A1 PCT/FR2017/052599 FR2017052599W WO2018060595A1 WO 2018060595 A1 WO2018060595 A1 WO 2018060595A1 FR 2017052599 W FR2017052599 W FR 2017052599W WO 2018060595 A1 WO2018060595 A1 WO 2018060595A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lubricant
ejector
enclosure
bearing
lubricated
Prior art date
Application number
PCT/FR2017/052599
Other languages
English (en)
Inventor
Serge René Morreale
Original Assignee
Safran Aircraft Engines
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 filed Critical Safran Aircraft Engines
Priority to US16/336,263 priority Critical patent/US11441439B2/en
Priority to GB1904358.7A priority patent/GB2569066B/en
Publication of WO2018060595A1 publication Critical patent/WO2018060595A1/fr

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    • 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
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
    • F01D9/065—Fluid supply or removal conduits traversing the working fluid flow, e.g. for lubrication-, cooling-, or sealing fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6637—Special parts or details in view of lubrication with liquid lubricant
    • F16C33/6685—Details of collecting or draining, e.g. returning the liquid to a sump
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    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/06—Arrangements of bearings; Lubricating
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    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the present invention relates to the field of aircraft turbomachines, and more particularly to the design of their lubricated enclosures containing rolling bearings.
  • the lubricated enclosures of a turbomachine each contain one or more rolling bearings, to ensure their lubrication. These are generally drained bearings, as is known from document FR 2 740 187.
  • One of the enclosures may also house a drive gearbox of the fan, for example in the case of a UHBR type turbine engine. (from the English "Ultra High By-pass Ratio").
  • a lubricated enclosure is conventionally fed continuously with oil, which, after lubricating and cooling the sensitive organs located in the enclosure, is extracted by gravity at a low point thereof. After extraction, the oil travels by gravity through a radial lubricant recovery arm passing through a primary stream of the turbomachine, this arm being arranged in a time position at 6 o'clock. Then, a recovery tube leads the oil in the circuit, so that it can be reinjected into the chamber after being cooled.
  • the longitudinal axis of the enclosure and the turbomachine is substantially horizontal, so that the pitch angle is very low, or even zero.
  • the oil can be evacuated easily by gravity, outside the lubricated enclosure.
  • certain flight phases of the aircraft drive the turbomachine to tilt at a pitch angle, especially during the take-off phase during which the aircraft is pitching. Because of this inclination, it can form in the chamber a critical zone in which the oil is retained, without being able to escape by gravity towards the radial recovery arm.
  • the turbomachine tilts it forms in the lubricated chamber a kind of bowl in which a portion of the oil is trapped. When filled, this critical zone can remain tolerable if the oil does not reach the rotating elements.
  • the increase in the pitch angle leads to an increased risk that the trapped oil reaches the rotating elements, as well as other sensitive elements such as a segmented radial seal, a labyrinth seal, or a seal to brush.
  • This ejector also known as the "jet pump”
  • This ejector operates by being fed by a dedicated primary flow of lubricant.
  • the passage of this primary flow in the ejector causes, by suction, a secondary lubricant flow located around the nozzle of the ejector. The secondary flow is thus sucked into the nozzle before being expelled from it, with the primary flow of lubricant.
  • the object of the invention is therefore to propose a solution at least partially remedying the problems mentioned above, encountered in the solutions of the prior art.
  • the invention firstly relates to a lubricated enclosure for aircraft turbomachine, the enclosure comprising a drained bearing bearing provided with drainage holes, and a lubricant ejector for limiting the lubricant retention in a critical area of the enclosure, said ejector being intended to be traversed by a primary flow of lubricant to cause a secondary flow of lubricant located around a nozzle of the ejector housed in said critical zone of the enclosure.
  • the enclosure comprises a device for communicating the drainage orifices with the ejector, so that the lubricant that escapes from the drainage orifices feeds the ejector so as to form the primary flow.
  • the invention is thus remarkable in that it provides for using the high-pressure lubricant leaving the drain holes, to feed the ejector present in the lubricated enclosure.
  • This is an additional function fulfilled by the lubricant, in addition to the function of lubricating and cooling the elements of the enclosure. Therefore, the operation of the ejector no longer requires a dedicated oil circuit, which advantageously involves a simplification of the design of the assembly, as well as a reduction in mass.
  • the invention furthermore provides at least any of the following optional features, taken singly or in combination.
  • the communication device is an annular lubricant collector arranged around an outer ring of the rolling bearing, the collector comprising a groove closed by the outer surface of the outer ring and into which the drainage holes open, said manifold comprising also at least one lubricant collection duct from the throat, said collection duct communicating with a primary flow inlet provided on the ejector, this duct preferably being arranged in a time position at 6 o'clock.
  • the manifold is integrated with a bearing bearing support, bearing the outer ring of the bearing.
  • the rolling bearing support is traversed by a lubricant discharge passage arranged opposite the nozzle of the ejector.
  • the bearing support defines a radial recess in which the ejector is housed.
  • the ejector comprises a U-shaped primary conduit whose primary flow inlet is opposite the lubricant collection conduit, and an outlet of which is opposite the lubricant discharge passage.
  • the bearing support also carries another bearing, preferably with rollers. Nevertheless, the bearing support could bear only the drained bearing, without departing from the scope of the invention.
  • the invention is particularly advantageous when the enclosure comprises in part downstream, or even close to the downstream end of this enclosure, elements that need to be lubricated such as the roller bearing or still a segmented radial seal.
  • the presence of these elements generally leads to a form of enclosure promoting the retention of oil, and when the turbomachine is upset, this translates into a risk of immersion of these elements in the oil.
  • the lubricated chamber preferably comprises a lubricant discharge duct from the ejector, said duct opening opposite a radial lubricant recovery arm passing through a primary stream of the turbomachine, and arranged in a 6 o'clock position. .
  • the critical zone of the enclosure corresponds to a lubricant retention zone forming when the turbomachine is inclined at a pitch angle, said critical zone being centered in a 6 o'clock position.
  • the invention also relates to an aircraft turbomachine comprising at least one such lubricated enclosure, the turbomachine preferably being of the type comprising a fan driven by a gearbox.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal sectional view of an aircraft turbomachine according to the invention
  • FIG. 2 represents a more detailed enlarged view of a lubricated enclosure forming an integral part of the turbomachine shown in the previous figure;
  • Figure 5 is a view similar to that of Figure 2, with the enclosure lubricated in the up position.
  • an aircraft turbine engine 1 is shown.
  • it is a UHBR type turbomachine, because it has indeed a very high dilution rate. It is therefore a turbomachine with double flow and double body, having successively, from upstream to downstream in a main direction 2 of flow flows within the turbomachine, a blower 4, a low compressor pressure 6, a high pressure compressor 8, a combustion chamber 10, a high pressure turbine 12, and a low pressure turbine 14.
  • the high pressure turbine and the high pressure compressor are connected by a high pressure shaft 16, while the turbine low pressure and the low pressure compressor are connected by a low pressure shaft 18, all of these elements being centered on the longitudinal axis 20 of the turbomachine.
  • the low-pressure shaft 18 does not directly drive the blower 4, but a gearbox 22 is arranged between them. This makes it possible to turn the fan at a lower rotational speed than that of the low pressure shaft 18.
  • the turbomachine 1 there are provided several lubricated enclosures referenced successively, from upstream to downstream, A, B, C, D.
  • the lubricated enclosure A of annular shape and located upstream of the turbomachine, contains several rolling bearings, as well as the gearbox 22 driving the blower.
  • the enclosure A contains two rolling bearings 24, 26 supporting in rotation the 4.
  • this reducer 22 there are two bearings, namely a drained bearing bearing 28 whose bearing elements are balls, and a rolling bearing 30 whose rolling elements are rollers.
  • This latter bearing 30 is optional, in that it is provided in certain configurations to improve the dynamics of the low-pressure shaft 18.
  • these two bearings 28, 30 are interposed between the fixed inner casing the low pressure compressor 6, and the front end of the low pressure shaft 18.
  • the enclosure A is shown in a position such that it is adopted during the cruising phase of the aircraft, when the longitudinal axis 20 of the turbomachine, also corresponding to the longitudinal axis of the aircraft, enclosure, is substantially horizontal. In other words, it is a position in which the turbomachine does not undergo a pitch angle.
  • the lubricated enclosure A comprises a drained bearing 28 with balls 32.
  • This bearing 28 is said to be “drained” because it has drainage orifices 34 distributed circumferentially around an outer ring 36 of the bearing.
  • the latter of identical or similar design to that described in the document FR 2 740 187, also has an inner ring 38 carried by a pin 40 fixed on the low pressure shaft 18.
  • Roller bearing 30 is located at a downstream end of the enclosure, near a segmented radial seal 42 closing the enclosure.
  • the enclosure A is also delimited radially outwardly by a bearing support bearing 44, supporting not only the drained bearing 28 but also the roller bearing 30.
  • the radially outer end of this support bearing 44 is fixed upstream by bolts to the stator portion of the low pressure compressor 6. It then comprises, going from upstream to downstream, a first support portion 46, a junction portion 48 and a second support portion 50.
  • the support 44 is preferably made in one piece.
  • this first support portion 46 comprises a lubricant collector 52, made annularly and arranged all around the outer ring 36 of the bearing 28.
  • the collector which is preferably made in one piece with the rest of the support 44, has a groove 54 centered on the axis 20 and closed by the outer surface of the outer ring 36.
  • the manifold 52 also comprises a lubricant collection duct 56 at a clockwise position close to 6H, preferably oriented in the direction of the longitudinal axis 20. Its upstream end opens out in the groove 54, so that all the pressurized lubricant leaving the drain holes 34 can join the collection conduit 56. Its downstream end is located axially facing an ejector 60 at a time position close to 6H specific to the invention. Consequently, the collector 52 fulfills the function of placing the drain ports 34 in communication with the ejector 60.
  • the ejector 60 takes the form of a cassette housed in a radial recess 62 defined by the bearing support 44, at its first support portion 46.
  • the recess 62 open radially inward and centered in a time position at 6 o'clock, has a greater angular extent than that of the ejector cassette.
  • the lubricant can enter the recess 62 on either side of the cassette, also centered in a 6 o'clock position.
  • the ejector 60 comprises a primary duct 64 in the general U-shape, the first end of which is in the downstream continuity of the collection duct 56. This first end corresponds to an inlet 66 of a primary flow intended to pass through the ejector 60.
  • the other end of the duct 64 of the ejector 60 is constituted by an outlet 68 oriented axially, like the inlet 66. This outlet 68 is in turn facing an axially oriented lubricant discharge passage, this passage 70 also being made through the bearing support 44, like this is more visible in Figure 2.
  • the discharge passage 70 is located radially outwardly with respect to the collection conduit 56, these two elements 56, 70 being substantially superimposed in the hourly position at 6 o'clock, to be crossed by the same transversal fictional plane of the lubricated enclosure A.
  • the outlet 68 is located at a nozzle 72 of the ejector 60, this nozzle being placed at the bottom of the recess 62, at the lowest point of the enclosure.
  • the first support portion 46 carries a lubricant discharge duct 74.
  • This duct 74 is capable of conveying the lubricant from ejector 60 to a radial lubricant recovery arm 76, arranged in a primary stream 78 of the turbomachine.
  • This radial arm 76 is arranged upstream of the low pressure compressor 6, and the duct 74 has a lower end 74a which opens radially from this arm 76. It is noted that the radial arm 76 could be integrated with the bearing support 44, namely realized in one piece with the latter.
  • the lower end 74a of the duct 74 could be further radially away from the arm 76, so as not to project beyond the first support portion 46, into the radial direction outwards. This configuration facilitates the axial assembly of the assembly formed by the parts 74, 46.
  • the lower end 76a of this arm 76 is connected to a lubricant recovery tube 78 intended to conduct the lubricant in the oil circuit, so that it can be reinjected into the enclosure A after being cooled and filtered.
  • the lubricant present in the enclosure A does not encounter any difficulty to be evacuated by gravity, via the radial arm 76, then by the recovery tube 78.
  • the turbomachine 1 has a pitch angle therefore, it forms a a lubricant retention zone designated as critical zone 80, shown in FIG. 5.
  • the critical zone 80 centered on the hourly position at 6 o'clock, the pitch angle " ⁇ t" resulting from the up position of the aircraft is of the order of 30 to 40 °.
  • the critical zone 80 is delimited between the first and second support portions 46, 50 of the bearing support 44, and the bottom of this zone 80 is partially formed by the joining portion 48.
  • the lubricant 82 preferably oil
  • the lubricant 82 therefore has a tendency to accumulate in the critical zone 80 from which it can not escape by gravity towards the radial arm 76.
  • the invention cleverly solves this problem with the ejector 60, fed by the primary flow Fp formed by the high pressure lubricant from the drain holes 34, and taking the collection conduit 56. While passing through the nozzle 72, the primary flow causes an effect of suction which allows to drive inside the same nozzle 72 a secondary flow Fs, formed by the lubricant located around the nozzle of the ejector.
  • the circulation of the lubricant under pressure from the drained bearing 28 makes it possible to drive the lubricant 82 located in the recess 62 in the vicinity of the ejector into the nozzle 72.
  • the latter sprays the mixture of primary flow Fp and secondary flow Fs through the discharge passage 70 and the exhaust duct 74, allowing the lubricant to flow into the recovery arm 76.
  • the pressure mixing at the outlet of the nozzle can be around 6 bars.
  • the lubricant 82 is prevented from stagnating and accumulating in the critical zone 80, whose oil level is thus sufficiently low to protect the rotating elements of the enclosure, as well as the segmented radial seal. 42 that it is advisable not to drown to preserve its good functioning.
  • the invention thus proves to be particularly clever in that it takes advantage of the high lubricant pressure exiting the drained bearing 28, so as to feed the ejector 60 used for emptying the critical zone 80, in particular in the pitched position. of the lubricated enclosure A.
  • various modifications may be made to those skilled in the art to the invention which has just been described, only as non-limiting examples.

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Abstract

L'invention se rapporte à une enceinte lubrifiée (A) pour turbomachine d'aéronef, comprenant un palier drainé à roulements (28) pourvu d'orifices de drainage (34), ainsi qu'un éjecteur de lubrifiant (60) destiné à limiter la rétention de lubrifiant dans une zone critique (80) de l'enceinte, l'éjecteur étant destiné à être traversé par un flux primaire de lubrifiant (Fp) afin d'entraîner un flux secondaire de lubrifiant (Fs) situé autour d'une buse (72) de l'éjecteur logée dans la zone critique (80) de l'enceinte. Selon l'invention, l'enceinte comprend un dispositif (52) de mise en communication des orifices de drainage (34) avec l'éjecteur (60), de sorte que le lubrifiant qui s'échappe des orifices de drainage alimente l'éjecteur afin de former le flux primaire (Fp).

Description

ENCEINTE LUBRIFIEE POUR TURBOMACHINE D'AERONEF, LIMITANT LA RETENTION DE LUBRIFIANT LORS DU TANGAGE
DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des turbomachines d'aéronef, et plus particulièrement à la conception de leurs enceintes lubrifiées renfermant des paliers à roulements.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Habituellement, les enceintes lubrifiées d'une turbomachine renferment chacune un ou plusieurs paliers à roulements, afin d'assurer leur lubrification. I l s'agit généralement de paliers drainés, comme cela est connu du document FR 2 740 187. L'une des enceintes peut également loger un réducteur d'entraînement de la soufflante, par exemple dans le cas d'une turbomachine du type UHBR (de l'anglais « Ultra High By-pass Ratio »).
Une enceinte lubrifiée est classiquement alimentée en continue par de l'huile, qui, après avoir lubrifié et refroidi les organes sensibles situés dans l'enceinte, est extraite par gravité au niveau d'un point bas de celle-ci. Après son extraction, l'huile chemine par gravité à travers un bras radial de récupération de lubrifiant traversant une veine primaire de la turbomachine, ce bras étant agencé dans une position horaire à 6h. Ensuite, un tube de récupération conduit l'huile dans le circuit, pour que celle-ci puisse être réinjectée dans l'enceinte après avoir été refroidie.
En phase de croisière, l'axe longitudinal de l'enceinte et de la turbomachine est sensiblement horizontal, de sorte que l'angle de tangage est très faible, voire nul. L'huile peut ainsi s'évacuer facilement par gravité, en dehors de l'enceinte lubrifiée. En revanche, certaines phases de vol de l'aéronef conduisent la turbomachine à s'incliner selon un angle de tangage, notamment durant la phase de décollage au cours de laquelle l'aéronef se cabre. Du fait de cette inclinaison, il peut se former dans l'enceinte une zone critique dans laquelle l'huile est retenue, sans plus pouvoir s'en échapper par gravité en direction du bras radial de récupération. En d'autres termes, lorsque la turbomachine s'incline, il se forme au sein de l'enceinte lubrifiée une sorte de cuvette dans laquelle une partie de l'huile est piégée. Lorsqu'elle est remplie, cette zone critique peut rester tolérable si l'huile n'atteint pas les éléments tournants. Cependant, l'accroissement de l'angle de tangage conduit à une augmentation du risque que l'huile piégée atteigne les éléments tournants, ainsi que d'autres éléments sensibles comme par exemple un joint radial segmenté, un joint labyrinthe, ou encore un joint à brosse.
Pour répondre à ce problème, il a été proposé d'implanter un éjecteur d'huile dans la zone critique de l'enceinte lubrifiée, afin de diminuer le volume d'huile piégé. Cet éjecteur, également connu sous l'appellation « trompe à jet », fonctionne en étant alimenté par un flux primaire dédié de lubrifiant. De façon connue, la traversée de ce flux primaire dans l'éjecteur entraîne, par aspiration, un flux secondaire de lubrifiant situé autour de la buse de l'éjecteur. Le flux secondaire est ainsi aspiré dans la buse avant d'être expulsé de celle-ci, avec le flux primaire de lubrifiant.
Cependant, la mise en œuvre d'un circuit d'huile dédié au fonctionnement de l'éjecteur complique la conception de l'enceinte et de ses éléments environnants, et s'avère coûteuse en termes de masse, notamment en ce sens qu'elle nécessite de surdimensionner le réservoir, la pompe, l'échangeur et les filtres du système d'huile.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention a donc pour but de proposer une solution remédiant au moins partiellement aux problèmes mentionnés ci-dessus, rencontrés dans les solutions de l'art antérieur.
Pour ce faire, l'invention a tout d'abord pour objet une enceinte lubrifiée pour turbomachine d'aéronef, l'enceinte comprenant un palier drainé à roulements pourvu d'orifices de drainage, ainsi qu'un éjecteur de lubrifiant destiné à limiter la rétention de lubrifiant dans une zone critique de l'enceinte, ledit éjecteur étant destiné à être traversé par un flux primaire de lubrifiant afin d'entraîner un flux secondaire de lubrifiant situé autour d'une buse de l'éjecteur logée dans ladite zone critique de l'enceinte.
Selon l'invention, l'enceinte comprend un dispositif de mise en communication des orifices de drainage avec l'éjecteur, de sorte que le lubrifiant qui s'échappe des orifices de drainage alimente l'éjecteur afin de former le flux primaire.
L'invention est ainsi remarquable en ce qu'elle prévoit d'utiliser le lubrifiant sous haute pression sortant des orifices de drainage, pour alimenter l'éjecteur présent dans l'enceinte lubrifiée. Il s'agit d'une fonction supplémentaire remplie par le lubrifiant, en plus de la fonction de lubrification et de refroidissement des éléments de l'enceinte. Par conséquent, le fonctionnement de l'éjecteur ne requiert plus de circuit d'huile dédié, ce qui implique avantageusement une simplification de la conception de l'ensemble, ainsi qu'une réduction de masse.
L'invention prévoit par ailleurs au moins l'une quelconque des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou en combinaison.
Le dispositif de mise en communication est un collecteur de lubrifiant annulaire agencé autour d'une bague extérieure du palier à roulements, le collecteur comprenant une gorge fermée par la surface extérieure de la bague extérieure et dans laquelle débouchent les orifices de drainage, ledit collecteur comprenant également au moins un conduit de collecte de lubrifiant provenant de la gorge, ledit conduit de collecte communiquant avec une entrée de flux primaire prévue sur l'éjecteur, ce conduit étant de préférence agencé dans une position horaire à 6h.
De préférence, le collecteur est intégré à un support de palier à roulements, portant la bague extérieure du palier.
De préférence, le support de palier à roulements est traversé par un passage d'évacuation de lubrifiant agencé en regard de la buse de l'éjecteur.
De préférence, le support de palier définit un renfoncement radial dans lequel est logé l'éjecteur. De préférence, l'éjecteur comprend un conduit primaire en forme générale de U dont l'entrée de flux primaire est en regard du conduit de collecte de lubrifiant, et dont une sortie est en regard du passage d'évacuation de lubrifiant.
De préférence, le support de palier porte également un autre palier, de préférence à rouleaux. Néanmoins, le support de palier pourrait ne porter que le palier drainé, sans sortir du cadre de l'invention.
A cet égard, il est indiqué que l'invention est particulièrement intéressante lorsque l'enceinte comporte en partie aval, voire à proximité de l'extrémité aval de cette enceinte, des éléments qui nécessitent d'être lubrifiés tels que le palier à rouleaux ou encore un joint radial segmenté. La présence de ces éléments conduit généralement à une forme d'enceinte favorisant la rétention d'huile, et, lorsque la turbomachine est cabrée, cela se traduit par un risque d'immersion de ces éléments dans l'huile.
L'enceinte lubrifiée comprend de préférence un conduit d'évacuation de lubrifiant provenant de l'éjecteur, ledit conduit débouchant en regard d'un bras radial de récupération de lubrifiant traversant une veine primaire de la turbomachine, et agencé dans une position horaire à 6h.
Enfin, la zone critique de l'enceinte correspond à une zone de rétention de lubrifiant se formant lorsque la turbomachine est inclinée selon un angle de tangage, ladite zone critique étant centrée dans une position horaire à 6h.
L'invention a également pour objet une turbomachine d'aéronef comprenant au moins une telle enceinte lubrifiée, la turbomachine étant de préférence du type comprenant une soufflante entraînée par un réducteur.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale schématique d'une turbomachine d'aéronef selon l'invention ;
- la figure 2 représente une vue agrandie plus détaillée d'une enceinte lubrifiée faisant partie intégrante de la turbomachine montrée sur la figure précédente ;
- les figures 3 et 4 représentent des vues en coupe prises respectivement selon les lignes lll-lll et IV-IV de la figure 2 ; et
- la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 2, avec l'enceinte lubrifiée en position cabrée.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS En référence tout d'abord à la figure 1, il est représenté une turbomachine 1 d'aéronef, selon l'invention. Ici, il s'agit d'une turbomachine du type UHBR, car elle présente en effet un taux de dilution très élevé. Il s'agit donc d'une turbomachine a double flux et double corps, présentant successivement, de l'amont vers l'aval selon une direction principale 2 d'écoulement des flux au sein de la turbomachine, une soufflante 4, un compresseur basse pression 6, un compresseur haute pression 8, une chambre de combustion 10, une turbine haute pression 12, et une turbine basse pression 14. La turbine haute pression et le compresseur haute pression sont reliées par un arbre haute pression 16, tandis que la turbine basse pression et le compresseur basse pression sont reliés par un arbre basse pression 18, l'ensemble de ces éléments étant centrés sur l'axe longitudinal 20 de la turbomachine.
Dans ce type de turbomachine, l'arbre basse pression 18 n'entraîne pas directement la soufflante 4, mais un réducteur 22 est agencé entre eux. Cela permet de faire tourner la soufflante à une vitesse de rotation plus faible que celle de l'arbre basse pression 18.
Dans la turbomachine 1, il est prévu plusieurs enceintes lubrifiées référencées successivement, de l'amont vers l'aval, A, B, C, D. L'enceinte lubrifiée A, de forme annulaire et située à l'amont de la turbomachine, renferme plusieurs paliers à roulements, ainsi que le réducteur 22 entraînant la soufflante. A l'avant du réducteur, l'enceinte A renferme deux paliers à roulements 24, 26 supportant en rotation la soufflante 4. En aval de ce réducteur 22, il est prévu deux paliers, à savoir un palier drainé à roulements 28 dont les éléments de roulements sont des billes, ainsi qu'un palier à roulements 30 dont les éléments de roulements sont des rouleaux. Ce dernier palier 30 est facultatif, en ce sens qu'il est prévu dans certaines configurations pour améliorer la dynamique de l'arbre basse pression 18. Quoi qu'il en soit, ces deux paliers 28, 30 sont interposés entre le carter intérieur fixe du compresseur basse pression 6, et l'extrémité avant de l'arbre basse pression 18.
En référence à présent aux figures 2 à 4, il va être décrit plus en détails l'enceinte lubrifiée A, ainsi que les éléments environnants avec lesquels elle coopère. Sur la figure 2, seule la partie arrière de l'enceinte A a été représentée. Elle est identifiée par la ligne pointillée 30, qui représente son contour. A cet égard, il est noté que la demi- coupe longitudinale montrée sur la figure 2 correspond à une coupe selon un plan vertical médian, de sorte que les éléments qui sont représentés sont ceux s'inscrivant dans une position horaire à 6h au sein de la turbomachine.
En outre, toujours sur cette figure 2, l'enceinte A est représentée dans une position telle qu'adoptée en phase de croisière de l'aéronef, lorsque l'axe longitudinal 20 de la turbomachine, correspondant également à l'axe longitudinal de l'enceinte, est sensiblement horizontal. En d'autres termes, il s'agit d'une position dans laquelle la turbomachine ne subit pas d'angle de tangage.
Comme indiqué précédemment, l'enceinte lubrifiée A comprend un palier drainé 28 à billes 32. Ce palier 28 est dit « drainé » car il comporte des orifices de drainage 34 répartis circonférentiellement tout autour d'une bague extérieure 36 du palier. Ce dernier, de conception identique ou similaire à celle décrite dans le document FR 2 740 187, présente également une bague intérieure 38 portée par un tourillon 40 fixé sur l'arbre basse pression 18.
Le palier à rouleaux 30 est quant à lui situé à une extrémité aval de l'enceinte, à proximité d'un joint radial segmenté 42 fermant cette enceinte.
L'enceinte A est également délimitée radialement vers l'extérieur par un support de palier à roulements 44, supportant non seulement le palier drainé 28 mais également le palier à rouleaux 30. L'extrémité radialement externe de ce support de palier 44 est fixée à l'amont par boulons à la partie stator du compresseur basse pression 6. Il comprend ensuite, en allant de l'amont vers l'aval, une première partie de support 46, une partie de jonction 48 et une seconde partie de support 50. Le support 44 est préférentiellement réalisé d'une seule pièce.
L'une des particularités de l'invention réside dans la conception de la première partie de support 46, qui va à présent être décrite de manière détaillée. Tout d'abord, cette première partie de support 46 comprend un collecteur de lubrifiant 52, réalisé de manière annulaire et agencé tout autour de la bague extérieure 36 du palier 28. Le collecteur, qui de préférence est réalisé d'une seule pièce avec le reste du support 44, présente une gorge 54 centrée sur l'axe 20 et fermée par la surface extérieure de la bague extérieure 36.
Ainsi, les orifices de drainage 34 débouchent dans la gorge annulaire 54. Le collecteur 52 comprend également un conduit de collecte de lubrifiant 56 à une position horaire proche de 6H, de préférence orienté selon la direction de l'axe longitudinal 20. Son extrémité amont débouche dans la gorge 54, de sorte que tout le lubrifiant sous pression sortant des orifices de drainage 34 peut rejoindre le conduit de collecte 56. Son extrémité aval est quant à elle située en regard axialement d'un éjecteur 60 à une position horaire proche de 6H spécifique à l'invention. Par conséquent, le collecteur 52 remplit la fonction de dispositif de mise en communication des orifices de drainage 34, avec l'éjecteur 60.
En effet, l'éjecteur 60 prend la forme d'une cassette logée dans un renfoncement radial 62 défini par le support de palier 44, au niveau de sa première partie de support 46. Le renfoncement 62, ouvert radialement vers l'intérieur et centré dans une position horaire à 6h, présente une étendue angulaire plus élevée que celle de la cassette d'éjecteur. De ce fait, le lubrifiant peut pénétrer dans le renfoncement 62 de part et d'autre de la cassette, également centrée dans une position horaire à 6h.
L'éjecteur 60 comprend un conduit primaire 64 en forme générale de U, dont la première extrémité se trouve dans la continuité aval du conduit de collecte 56. Cette première extrémité correspond à une entrée 66 d'un flux primaire destiné à traverser l'éjecteur 60. L'autre extrémité du conduit 64 de l'éjecteur 60 est constituée par une sortie 68 orientée axialement, comme l'entrée 66. Cette sortie 68 est quant à elle située en regard d'un passage d'évacuation de lubrifiant orienté axialement, ce passage 70 étant également réalisé à travers le support de palier 44, comme cela est le mieux visible sur la figure 2. Plus précisément, le passage d'évacuation 70 se situe radialement vers l'extérieur par rapport au conduit de collecte 56, ces deux éléments 56, 70 étant sensiblement superposés dans la position horaire à 6h, de manière à être traversés par un même plan fictif transversal de l'enceinte lubrifiée A.
De façon connue, la sortie 68 se situe au niveau d'une buse 72 de l'éjecteur 60, cette buse étant placée au fond du renfoncement 62, au point le plus bas de l'enceinte.
En sortie du passage d'évacuation 70, c'est-à-dire au niveau de son extrémité amont, la première partie de support 46 porte un conduit d'évacuation de lubrifiant 74. Ce conduit 74 est capable d'acheminer le lubrifiant provenant de l'éjecteur 60 vers un bras radial de récupération de lubrifiant 76, agencé dans une veine primaire 78 de la turbomachine. Ce bras radial 76 est agencé en amont du compresseur basse pression 6, et le conduit 74 présente une extrémité inférieure 74a qui débouche en regard radialement de ce bras 76. Il est noté que la bras radial 76 pourrait être intégré au support de palier 44, à savoir réalisé d'une seule pièce avec ce dernier. De plus, par rapport à la représentation de la figure 2, l'extrémité inférieure 74a du conduit 74 pourrait être plus éloignée radialement du bras 76, de façon à ne pas se projeter au-delà de la première partie de support 46, dans la direction radiale vers l'extérieur. Cette configuration facilite en effet le montage axial de l'ensemble formé par les pièces 74, 46.
Il est noté par ailleurs que de façon conventionnelle, l'extrémité inférieure 76a de ce bras 76, agencé en position horaire à 6h, est raccordé à un tube de récupération de lubrifiant 78 destiné à conduire le lubrifiant dans le circuit d'huile, de sorte qu'il puisse être réinjecté dans l'enceinte A après avoir été refroidi et filtré.
Dans la phase de croisière, le lubrifiant présent dans l'enceinte A ne rencontre aucune difficulté pour être évacué par simple gravité, via le bras radial 76, puis par le tube de récupération 78. En revanche, lorsque dans certaines phases de vol comme au décollage la turbomachine 1 présente un angle de tangage conséquent, il se forme une zone de rétention de lubrifiant dite zone critique 80, montrée sur la figure 5. Sur cette figure montrant la zone critique 80 centrée sur la position horaire à 6h, l'angle de tangage « At » découlant de la position cabrée de l'aéronef est de l'ordre de 30 à 40°. Dans cette position, la zone critique 80 est délimitée entre les première et seconde parties de support 46, 50 du support de palier 44, et le fond de cette zone 80 est partiellement formé par la partie de jonction 48.
Dans cette position cabrée, le lubrifiant 82, de préférence de l'huile, a donc tendance à s'accumuler dans la zone critique 80 de laquelle il ne peut s'échapper par gravité en direction du bras radial 76. L'invention résout astucieusement cette problématique grâce à l'éjecteur 60, alimenté par le flux primaire Fp formé par le lubrifiant sous haute pression provenant des orifices de drainage 34, et empruntant le conduit de collecte 56. En traversant la buse 72, le flux primaire provoque un effet d'aspiration qui permet d'entraîner à l'intérieur de cette même buse 72 un flux secondaire Fs, formé par le lubrifiant situé autour de la buse de l'éjecteur.
Ainsi, la circulation du lubrifiant sous pression en provenance du palier drainé 28, permet d'entraîner dans la buse 72 le lubrifiant 82 situé dans le renfoncement 62 à proximité de l'éjecteur. Ce dernier pulvérise le mélange de flux primaire Fp et de flux secondaire Fs à travers le passage d'évacuation 70 et le conduit d'évacuation 74, permettant au lubrifiant de s'écouler dans le bras de récupération 76. A titre indicatif, la pression du mélange en sortie de buse peut s'élever autour de 6 bars.
De ce fait, le lubrifiant 82 est empêché de stagner et de s'accumuler dans la zone critique 80, dont le niveau d'huile s'avère ainsi suffisamment faible pour protéger les éléments tournants de l'enceinte, ainsi que le joint radial segmenté 42 qu'il convient de ne pas noyer pour préserver son bon fonctionnement.
L'invention se révèle ainsi particulièrement astucieuse en ce sens qu'elle met à profit la forte pression de lubrifiant sortant du palier drainé 28, de manière à alimenter l'éjecteur 60 servant au vidage de la zone critique 80, en particulier en position cabrée de l'enceinte lubrifiée A. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exem non limitatifs.

Claims

REVENDICATIONS
1. Enceinte lubrifiée (A) pour turbomachine d'aéronef, l'enceinte comprenant un palier drainé à roulements (28) pourvu d'orifices de drainage (34), ainsi qu'un éjecteur de lubrifiant (60) destiné à limiter la rétention de lubrifia nt dans une zone critique (80) de l'enceinte, ledit éjecteur étant destiné à être traversé par un flux primaire de lubrifiant (Fp) afin d'entraîner un flux secondaire de lubrifiant (Fs) situé autour d'une buse (72) de l'éjecteur logée dans ladite zone critique (80) de l'enceinte,
caractérisée en ce que l'enceinte comprend un dispositif (52) de mise en communication des orifices de drainage (34) avec l'éjecteur (60), de sorte que le lubrifiant qui s'échappe des orifices de drainage alimente l'éjecteur afin de former le flux primaire (Fp).
2. Enceinte lubrifiée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de mise en communication (52) est un collecteur de lubrifiant annulaire agencé autour d'une bague extérieure (36) du palier à roulements (28), le collecteur comprena nt une gorge (54) fermée par la surface extérieure de la bague extérieure et dans laquelle débouchent les orifices de drainage (34), ledit collecteur comprenant également au moins un conduit de collecte de lubrifiant (56) provenant de la gorge (54), ledit conduit de collecte (56) communiquant avec une entrée de flux primaire (66) prévue sur l'éjecteur, ce conduit (56) étant de préférence agencé dans une position horaire à 6h.
3. Enceinte lubrifiée selon la revendication 2, caractérisée en ce que le collecteur (52) est intégré à un support de palier à roulements (44), portant la bague extérieure du palier (36).
4. Enceinte lubrifiée selon la revendication 3, caractérisée en ce que le support de pa lier à roulements (44) est traversé par un passage d'évacuation de lubrifiant (70) agencé en regard de la buse (72) de l'éjecteur.
5. Enceinte lubrifiée selon la revendication 4, caractérisée en ce que le support de palier (44) définit un renfoncement radial (62) dans lequel est logé l'éjecteur (60).
6. Enceinte lubrifiée selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisée en ce que l'éjecteur (60) comprend un conduit primaire (64) en forme générale de U dont l'entrée de flux primaire (66) est en regard du conduit de collecte de lubrifiant (56), et dont une sortie (68) est en regard du passage d'évacuation de lubrifiant (70).
7. Enceinte lubrifiée selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que le support de palier (44) porte également un autre palier (30), de préférence à rouleaux.
8. Enceinte lubrifiée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un conduit (74) d'évacuation de lubrifiant provenant de l'éjecteur, ledit conduit débouchant en regard d'un bras radial de récupération de lubrifiant (76) traversant une veine primaire (78) de la turbomachine, et agencé dans une position horaire à 6h.
9. Enceinte lubrifiée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite zone critique (80) de l'enceinte correspond à une zone de rétention de lubrifiant se formant lorsque la turbomachine est inclinée selon un angle de tangage (At), ladite zone critique (80) étant centrée dans une position horaire à 6h.
10. Turbomachine d'aéronef comprenant au moins une enceinte lubrifiée (A) selon l'une quelconque des revendications précédentes, la turbomachine étant de préférence du type comprenant une soufflante (4) entraînée par un réducteur (22).
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