BE1025462A1 - Détermination d'un colmatage d'un filtre d'un système hydraulique - Google Patents
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Abstract
L'invention conceme une méthode contribuant à déterminer de façon précise, fiable et économique le besoin de remplacement d'un filtre d'un système hydraulique. L'invention conceme également un système hydraulique autonome permettant de réaliser la méthode et de prédire éfficacement la durée de vie restante d'un filtre du système hydraulique avant que son remplacement ne doive être effectué.
Description
Détermination d’un colmatage d’un fibre d’un système hydraulique
Domaine technique
Selon un premier aspect, l’invention concerne une méthode pour déterminer un colmatage d’un filtre d’un système hydraulique. Selon un second aspect, l’invention concerne un système hydraulique.
Art anterieur
Les systèmes hydrauliques permettent des circulations de fluides et sont des composantes fondamentales dans des travaux mécaniques nécessaires au fonctionnement de certains dispositifs. En tant qu’exemple de tels dispositifs, nous pouvons citer une turbomachine d’un aéronef qui dispose de systèmes hydrauliques qui permettent des circulations de fluides important pour le fonctionnement de la turbomachine. Des exemples de tels systèmes hydrauliques sont, par exemple, un systèmes de lubrification ou un système de circulation du carburant. Par exemple, un système de lubrification permet d’assurer la lubrification des roulements mécaniques d’un dispositif.
Un système hydraulique comprend, en général, un réservoir de fluide, un filtre et un groupe hydraulique. Le groupe hydraulique du système hydraulique comprend généralement une ou plusieurs pompes et des tuyaux permettant de faire circuler le fluide.
Par exemple, dans te cas où le système hydraulique consiste en un système de lubrification, le groupe hydraulique constitue un groupe de lubrification, le filtre est un filtre d’huile, et le fluide n'est autre que de l’huile. Dans le cas particulier d’un système de lubrification d’une turbomachine, le groupe de lubrification pompe le fluide dans le réservoir d’huile et la projette sur des roulements de la turbomachine avant de réacheminer l’huile vers le
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- 2 réservoir d’huite. Ainsi, la lubrification des roulements de la turbomachine est assurée.
Le filtre du système hydraulique a pour objectif de protéger, entre autre, un ou plusieurs dispositifs desquels II contribue au bon fonctionnement mécanique, et ce contre les éventuels dommages qu’ils pourraient subir et qui seraient dus à des pollutions externes au système. Pour ce faire, le filtre collecte tes petits débris issus de petits éléments mobiles ou de l’environnement extérieur présents dans te fluide circulant dans te groupe hydraulique.
Au fil des usages répétés des dispositifs susmentionnés, te filtre se charge donc progressivement de particules. L'obstruction du filtre consécutive à ce phénomène est caractérisée ponctuellement par un taux appelé « colmatage du filtre ».
Il est essentiel de déterminer l'état des systèmes hydrauliques de façon régulière afin d’assurer le bon fonctionnement des dispositifs susmentionnés. En particulier, le colmatage d'un filtre est un paramètre prépondérant dans l’analyse de l’état d’un système hydraulique. Lorsque te colmatage d’un filtre atteint un certain seuil limite, ii doit impérativement être remplacé afin d’assurer un bon fonctionnement du système hydraulique.
Afin de déterminer le besoin de remplacement d’un filtre d’un tel système hydraulique, une méthode connue propose de déterminer la perte de charge aux bornes du filtre et d’utiliser cette donnée comme indicateur exclusif du colmatage du filtre.
La fiabilité de cette méthode est toutefois limitée étant donné que la prise en compte de la perte de charge aux bornes du filtre comme seul paramètre influençant le colmatage du filtre est très restrictive. En particulier, cette méthode engendre régulièrement un remplacement du filtre trop précoce par rapport à sa durée de vie restante.
Les conséquence de tels remplacements sont légions. Dans te cas d’un système hydraulique d’une turbomachine d’aéronef, de tels
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- 3 remplacements donnent lieu à des opérations de maintenance qui sont coûteuses, prennent du temps et immobilisent l'aéronef au sol.
Résumé de l’mventson
Un objet de la présente invention est de fournir une méthode contribuant à déterminer de façon plus précise, plus fiable et plus économique le besoin de remplacement d'un filtre d’un système hydraulique.
À cet effet, l'invention propose une méthode de détermination d’un colmatage d’un filtre d’un système hydraulique comprenant les 10 étapes suivantes :
(i) déterminer des paramètres du système hydraulique, les paramètres comprenant :
® une température de fluide du système hydraulique ;
® une perte de charge due à la présence du filtre ;
(il) déterminer le colmatage du filtre en tenant compte de chacun des paramètres déterminés à l’étape (i).
La méthode selon l'invention permet une détermination du colmatage plus précise. En effet, cette méthode prend en compte, non pas un, mais plusieurs paramètres. Ces paramètres sont cruciaux dans la 20 détermination du colmatage du filtre. Par exemple, dans la plage d’utilisation d’un dispositif muni d’un système hydraulique, la température du fluide peut subir des variations très Importantes, ce qui engendre des variations Importantes dans la viscosité du fluide qui doivent impérativement être pris en compte dans une détermination précise du 25 colmatage du filtre du système hydraulique. La donnée précise du colmatage du filtre déterminé à un instant donné par la méthode selon l’invention peut alors être comparée avec le seuil limite au-delà duquel un remplacement du filtre est jugé nécessaire. Si le seuil limite est atteint ou dépassé, un remplacement du filtre est alors effectué lors d'une opération
BE2017/5550 ·* de maintenance. Si le seuil limite n'est pas atteint, te filtre peut alors rester en service. Ainsi, la méthode permet de de déterminer de façon plus précise et plus fiable le besoin de remplacement d’un filtre d’un système hydraulique.
La méthode est préférentiellement appliquée régulièrement de façon à analyser l'évolution du colmatage du filtre au rythme de l'usage d’un dispositif pour lequel il contribue au ben fonctionnement et à permettre de prédire le moment auquel le colmatage atteindra son seuil limite, et donc de prédire à quel moment une opération de maintenance doit être effectuée pour remplacer le filtre avant que cela ne soit nécessaire.
La méthode selon l’invention permet avantageusement de réduire les opérations de vérification de l’état du filtre et de remplacement préventif trop précoce du filtre, et donc de réduire les opérations de maintenance aux seules opérations de maintenance indispensables. En ce sens, la méthode selon l’invention est très économique car elle épargne les coûts relatifs à des maintenances non nécessaires.
La méthode selon l’invention renforce d’autant plus son caractère fiable en permettant d’améliorer le diagnostic du filtre du système hydraulique et donc la sécurité d’un dispositif pour lequel il contribue au bon fonctionnement.
Avantageusement, la méthode selon l’invention renforce son caractère économique en permettant d’optimiser la durée de vie du filtre et en évitant une consommation excessive de tels filtres.
Préférentiellement, la détermination du colmatage se réalise au moyen d’algorithmes de calculs basés sur un modèle mathématique prenant en compte tes paramètres du système hydraulique. Ces algorithmes permettent de relier la perte de charge aux autres paramètres déterminés à l’étape (i) et d’en déduire le colmatage du filtre.
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Selon un mode de réalisation de la méthode, le système hydraulique consiste en un système de lubrification, le filtre consiste en un filtre d’huile, et le fluide consiste en de l’huile.
Selon un mode de réalisation de ia méthode, le système hydraulique consiste en un système de lubrification d’une turbomachine d’un aéronef, le filtre consiste en un filtre d’huile, et le fluide consiste on de l’huile.
La prise en compte de plusieurs paramètres dans la détermination du colmatage d’un filtre d’huile d’un système de lubrification est cruciale pour la bonne lubrification et le bon fonctionnement de la turbomachine, de même que pour la sécurité des passagers de l’aéronef. Il est d’autant plus justifié de prendre en compte comme paramètre la température d’huile quand nous savons que celle-ci peut varier entre -54°C et 200°C, ce qui engendre des variations importantes dans la viscosité de l’huile qui doivent impérativement être pris en compte dans une détermination précise du colmatage du filtre d’huile.
Selon un mode de réalisation de la méthode, les paramètres déterminés à l'étape (i) comprennent en outre au moins un parmi :
- un type de filtre du filtre ;
- des propriétés physico-chimiques de fluide du système hydraulique ;
- une densité de fluide du système hydraulique.
Selon un mode de réalisation de la méthode, les paramètres déterminés à l’étape (i) comprennent :
- un type de filtre du filtre ;
- des propriétés physico-chimiques de fluide du système hydraulique ;
- une densité de fluide du système hydraulique.
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- β Préférentiellement, tes propriétés physico-chimiques de fluide du système hydraulique permettent de déterminer Ie type de fluide du système hydraulique.
Selon un mode de réalisation de la méthode, le système hydraulique est un système hydraulique d’une turbomachine d’aéronef et les paramètres déterminés à l'étape (i) comprennent en outre une vitesse de rotation de la turbomachine.
Préférentiellement, la méthode comprend alors en outre tes étapes suivantes :
» mesurer une pulsation de pression dans un circuit de fluide du système hydraulique ;
- déterminer la vitesse de rotation de la turbomachine de l’étape (i) à partir de la pulsation de pression mesurée.
Selon un mode de réalisation de la méthode, la méthode 15 comprend en outre l’étape suivante : enregistrer sur un support numérique des données relatives aux paramétres déterminés à l’étape (i) et/ou au colmatage déterminé à l’étape (iî).
Avantageusement, ce mode de réalisation de la méthode permet de stocker l’historique des données des paramètres et/ou du 20 colmatage du filtre. Avantageusement, un tel historique de données permet de suivre l'état du filtre, voire, plus généralement, l’état de santé du système hydraulique dans son ensemble, et ainsi aider à la maintenance prédictive d’un dispositif pour lequel il contribue au bon fonctionnement.
Avantageusement, ce mode de réalisation de la méthode 25 permet d’accumuler des données relatives aux aspects fonctionnels du filtre, voire, plus généralement, au système hydraulique dans son ensemble. Ces données peuvent alors être utilisées dans la réalisation de statistiques et de courbes de tendances en vue d’une maintenance. Différents ensembles de données prélevées à partir de différents systèmes
BE2017/5550 hydrauliques peuvent être comparés de façon à mettre en évidence les caractéristiques propres aux différents types de filtres selon leur utilisation.
Selon un mode de réalisation de ia méthode, la méthode comprend en outre au moins une étape parmi :
- transférer des données relatives au colmatage déterminé à l'étape (ii) et/ou aux paramètres déterminés à l’étape (i) à un dispositif de réception en dehors du système hydraulique ;
- communiquer des données relatives au colmatage déterminé à l’étape (ii) et/ou aux paramètres déterminés à l'étape (I) à un opérateur humain en dehors du système hydraulique.
Avantageusement, ce mode de réalisation de la méthode comprend la possibilité de transmettre et/ou de communiquer directement des informations relatives à l'état du filtre sans nécessité d'interagir avec le dispositif pour lequel te système hydraulique contribue au bon fonctionnement. Dans le cas d’un système hydraulique d'une turbomachine d’un aéronef, ce mode de réalisation de te méthode comprend la possibilité de transmettre et/ou de communiquer des informations relatives à l'état du filtre sans passer par la cabine de l’aéronef ni même par l’ouverture du carter de la turbomachine.
Les données transmises et/ou communiquées comprennent préférentiellement au moins une des données suivantes : le colmatage du filtre, la durée de vie restante du filtre avant son remplacement et le besoin de remplacement du filtre.
Selon un mode de réalisation de la méthode, la méthode comprend en outre l'étape suivante : déterminer la nécessité d'un remplacement du filtre à partir du colmatage déterminé à l’étape (Ii).
Avantageusement, ce mode de réalisation de te méthode peut être exécuté lors d’une opération de maintenance.
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Un autre objet de la présente invention est de fournir un système hydraulique dont ie besoin de remplacement d’un filtre peut être déterminer de façon plus précise, plus fiable et plus économique.
À cet effet, l’invention propose un système hydraulique comprenant :
- un réservoir de fluide ;
~ un filtre :
- un groupe hydraulique comprenant au moins une pompe et des tuyaux ;
- un échangeur de chaleur
- des moyens pour déterminer des paramètres comprenant :
® une température de fluide du système hydraulique ;
«s une perte de charge due à la présence du filtre ;
- une unité logique configurée pour :
® recevoir et analyser des signaux issus des moyens ;
® déterminer un colmatage du filtre en prenant en compte chacun des paramètres déterminés par les moyens.
Le système hydraulique de l’invention permet une détermination du colmatage plus précise car l'unité logique détermine le colmatage du filtre en prenant en compte plus de paramétres, chacun de ces paramètres étant crucial dans la détermination du colmatage du filtre. En effet, malgré que le système hydraulique selon l’invention comprend un échangeur de chaleur contribuant à réguler la température du fluide lors de l’utilisation d'un dispositif muni de ce système hydraulique, la température du fluide peut subir des variations dans la plage d’utilisation de ce dispositif, ce qui engendre des variations de la viscosité du fluide qui doivent être prises en compte dans une détermination du colmatage du filtre du système hydraulique. La donnée précise du colmatage du filtre déterminé à un instant donné grâce à l’unité logique peut alors être comparée avec le seuil limite au-delà duquel un remplacement du filtre est jugé nécessaire. Si le
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IV» rtf seuil limite est atteint ou dépassé, un remplacement du filtre est alors effectué lors d’une opération de maintenance. Si le seuil limite n'est pas atteint, te filtre peut alors rester en service. La détermination du colmatage par l’unité logique est préférentiellement effectué de façon régulière. L’analyse de l’évolution de cette donnée au rythme de i’usage d‘un dispositif pour lequel te système hydraulique contribue au bon fonctionnement permet avantageusement de prédire de façon fiable le moment auquel le colmatage atteindra son seuil limite, et donc de prédire à quel moment une opération de maintenance doit être effectuée pour remplacer le filtre avant que cela ne soit nécessaire.
Avantageusement, le système hydraulique selon l’invention permet de réduire les opérations de vérification de l’état du filtre et de remplacement préventif précoce du filtre. Par conséquent, le système hydraulique selon Tinventlcn permet de réduire les opérations de maintenance du système hydraulique aux seules opérations de maintenance indispensables tout en améliorant à la fois le diagnostic du filtre et du système hydraulique. Les coûts de maintenance sont donc ainsi réduits.
Avantageusement, te système hydraulique selon l’invention pennet d’optimiser la durée de vie du filtre et d’éviter une consommation excessive de tels filtres.
Avantageusement, le système hydraulique selon l’invention est toujours muni d’un filtre efficace rendant le système hydraulique apte au fonctionnement. Des dégâts potentiellement dramatiques dus à un filtre qui serait colmaté sont donc écartés grâce à l’invention.
Avantageusement, indépendamment de la présence des moyens et de l’unité logique, le filtre du système hydraulique remplit de façon permanente son objectif premier, c’est-à-dire collecter les petits débris issus des petits éléments mobiles ou de l’environnement extérieur présents dans le fluide circulant dans te groupe hydraulique. En particulier,
BE2017/5550 ~ 10 si un ou plusieurs moyens ou l’unité logique elle-même venaient à connaître un disfonctionnement, l’exécution de la fonction première du filtre n’en serait pas affectée. Préférentiellement, le fonctionnement des moyens et/ou de l’unité logique peut être activé ou désactivé par un opérateur humain extérieur.
Le système hydraulique selon l'invention est autonome. En effet, un dispositif peut être équipé avec un système hydraulique selon l’invention sans nécessiter d'adaptation du dispositif. Le système hydraulique de l’invention permet donc de réaliser une mesure du colmatage du filtre localement.
Avantageusement, le système hydraulique selon l’invention peut donc être conçu et vendu séparément.
Préférentiellement, l’unité logique utilise des algorithmes de calculs prenant en compte tous les paramètres déterminés à partir des moyens. Ces algorithmes permettent de relier la perte de charge aux autres paramètres déterminée à partir des moyens et d'en déduire le colmatage du filtre,
Préférentiellement, l’unité logique effectue des calculs de détermination du colmatage du filtre plus précis ou plus détaillés. Préférentiellement, l’unité logique effectué des calculs de détermination du colmatage du filtre plus souvent, avec un taux de rafraîchissement plus élevé. Préférentiellement, l’unité logique calcule la durée de vie restante du filtre avant son remplacement,
Selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens sont placés dans le fluide du système hydraulique, en amont et/ou en aval du filtre. L’électronique associée au système hydraulique selon l’invention peut être intégrée ou déportée à l’extérieur du groupe hydraulique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens sont des capteurs,
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- 11 Selon un mode de réalisation de l'invention, le système hydraulique consiste en un système de lubrification, le groupe hydraulique consiste en un groupe de lubrification, le filtre consiste en un filtre d’huile, et le fluide consiste en de l’huile.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le filtre comprend les moyens et/ou l’unité logique.
Avantageusement, un filtre selon ce mode de réalisation est autonome par rapport aux autres parties du système hydraulique. Pour un système hydraulique donné muni d’un premier filtre antérieur à l’invention, un deuxième filtre selon ce mode de réalisation qui comprend les moyens et l’unité logique peut alors être fourni en remplacement du premier filtre et ainsi induire les avantages d’un système hydraulique selon l'invention sans qu’un remplacement de tout le système hydraulique soit nécessaire.
Avantageusement, le filtre selon ce mode de réalisation de l’invention peut donc être conçu et vendu séparément du reste du système hydraulique.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les paramètres déterminés par les moyens comprennent en outre au moins un parmi :
- un type de filtre du filtre ;
- des propriétés physico-chimiques de fluide du système hydraulique ;
- une densité de fluide du système hydraulique.
Préférentiellement, les propriétés physico-chimiques de fluide du système hydraulique permettent de déterminer le type de fluide du système hydraulique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les paramètres déterminés par les moyens comprennent à ia fois le type de filtre utilisé, des propriétés physico-chimiques de fluide du système hydraulique, et la densité de fluide du système hydraulique.
BE2017/5550 ·· 12Selon un mode de réalisation de l’invention, le système hydraulique est un système hydraulique pour une turbomachine d’aéronef et les paramètres déterminés par les moyens comprennent, en outre, une vitesse de rotation de la turbomachine.
Préférentiellement, les moyens sont apte è mesurer une pulsation de pression dans le circuit de fluide du groupe hydraulique. Préférentiellement, la vitesse de rotation de la turbomachine est déduite des conditions d’utilisation du système de fluide, par exemple, de la pulsation de pression dans le circuit de fluide du groupe hydraulique.
Avantageusement, une turbomachine d'aéronef peut être équipée avec un système hydraulique selon ce mode de réalisation de l’invention sans nécessiter d’adaptation de l’aéronef telle qu’un raccordement au FADEC de l'aéronef, pour fonctionner étant donné que les moyens et l’unité logique sont Intégrés au système hydraulique, voire, préférentiellement, au filtre lui-même. Le système hydraulique de l’invention permet donc de réaliser une mesure du colmatage du filtre localement en délestant le FADEC de certains calculs.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le système hydraulique comprend, en outre, une unité de mémorisation configurée pour:
- recevoir des signaux issus des moyens ;
- enregistrer les paramètres déterminés par les moyens.
Préférentiellement, l’unité de mémorisation est en outre configurée pour enregistrer des données relatives au colmatage du filtre déterminé par l’unité logique.
Avantageusement, l’unité de mémorisation permet de stocker l’historique des données des paramètres et/ou du colmatage du filtre déterminées à partir des moyens et/ou de l’unité logique. Avantageusement, un tel historique de données permet de suivre l'état du filtre, voire, plus généralement, l'état de santé du système hydraulique dans
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- 13 ~ son ensemble, et ainsi aider à la maintenance prédictive du système hydraulique et de la turbomachine.
Avantageusement, l’unité de mémorisation permet d’accumuler des données relatives aux aspects fonctionnels du filtre, voire, plus généralement, au système hydraulique dans son ensemble. Ces données peuvent alors être utilisées dans fa réalisation de statistiques et de courbes de tendances pour la maintenance. Différents ensembles de données prélevées à partir de tels systèmes hydrauliques selon l’invention peuvent être comparés de façon à mettre en évidence les caractéristiques propres aux différents types de filtres selon leur utilisation.
La réception des signaux issus des moyens par l'unité de mémorisation peut se faire à l’issu d'un transfert de données au moyen d’une connexion filaire ou sans fil. Elle peut également se faire à l’issu d’un transfert de données par l’intermédiaire d’une connexion avec l’unité logique, Selon un mode de réalisation de l’invention, l'unité de mémorisation est comprise dans l’unité logique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le système hydraulique comprend, en outre, une source d'énergie pour alimenter les moyens et l’unité logique.
Préférentiellement, la source d’énergie est indépendante du dispositif pour lequel Ie système hydraulique aide au bon fonctionnement. Dans te cas d’un système hydraulique pour une turbomachine d’un aéronef, la source d’énergie est préférentiellement indépendante de l’interface entre la cabine de pilotage et la turbomachine de l’aéronef utilisée pour la gestion de son fonctionnement. Préférentiellement, la source d’énergie est indépendante du FADEC de l'aéronef.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la source d’énergie est au moins un parmi :
- une pile ;
- un système d’auto-aiimentation ;
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- 14” » un système de récupération d'énergie.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la source d'énergie est un générateur électrique pour convertir de l’énergie cinétique de fluide du système hydraulique en énergie électrique.
Avantageusement, le générateur électrique permet la génération d’énergie électrique indépendamment de la génération d’énergie électrique primaire potentiellement destinée à l’alimentation d’un dispositif pour lequel le système hydraulique contribue au bon fonctionnement.
Préférentiellement, le générateur électrique comprend un élément de conversion pour entrer en contact avec du fluide du système hydraulique, et entraîner le génération d’électricité à partir d’un mouvement de fluide. La pompe du groupe hydraulique fournit une énergie au fluide pour sa circulation dans le système hydraulique. Le générateur électrique de l’invention permet de récupérer une partie de cette énergie sans pour autant entrainer de perte de charge au niveau des tuyaux,
Préférentiellement, le générateur électrique est situé dans le réservoir de fluide. Ceoi permet avantageusement la récupération de l’énergie cinétique de fluide disponible au niveau d’un réservoir de fluide. En effet, lors de son retour dans l’enceinte du réservoir de fluide, l’énergie du fluide est en général perdue. Une position du générateur électrique au niveau de l'arrivée du fluide dans l’enceinte du réservoir de fluide permet de pouvoir récupérer l'énergie du fluide.
Avantageusement, un tel générateur électrique constitue en outre un générateur d’énergie auxiliaire et local disposant d’une meilleure intégration. De plus, en récupérant de l’énergie usuellement perdue, ce générateur électrique est favorable d’un point de vue énergétique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le système hydraulique comprend, en outre, une unité de transmission connectée à l’unité logique apte à réaliser au moins une action parmi :
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- 15 ~ transférer des données à un dispositif de réception en dehors do système hydraulique ;
» communiquer des données à un opérateur humain en dehors du système hydrauiique.
Avantageusement, l’unité de transmission permet de transmettre et/ou de communiquer des informations relatives à l'état du filtre sans nécessité d’interagir avec dispositif pour lequel le système hydraulique contribue au bon fonctionnement. Dans le cas d’un système hydraulique d’une turbomachine d’un aéronef, ce mode de réalisation comprend la possibilité de transmettre et/ou de communiquer des informations relatives à l'état du filtre sans passer par ia cabine de l’aéronef ni même par l’ouverture du carter de ia turbomachine.
Préférentiellement, l’unité de transmission pennet de transmettre des données relatives au colmatage du filtre et/ou aux paramètres déterminés par les moyens à un dispositif de réception. Préférentiellement, le dispositif de réception comprend une interface apte à afficher les données transmises par l’unité de transmission.
Préférentiellement, l’unité de transmission permet de communiquer des données relatives au colmatage du filtre et/ou aux paramètres déterminés par les moyens à un opérateur humain.
Préférentiellement, l’unité de transmission permet de transmettre et/ou de communiquer des données au moyen d’une connexion sans fil
Préférentiellement, l’unité de transmission permet de transmettre et/ou de communiquer au moins une des données suivantes : le colmatage du filtre, la durée de vie restante du filtre avant son remplacement et le besoin de remplacement du filtre.
La présente invention propose également une turbomachine comprenant un système hydraulique selon l’invention.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la turbomachine comprend un système de lubrification selon l’invention.
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Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi 5 lesquelles :
- la figure 1 illustre une vue tridimensionnelle d’un opérateur humain et un aéronef muni de quatre turbomachines selon un mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 2 illustre un diagramme schématique d’un système 10 hydraulique selon un mode de réalisation de l’invention.
Les dessins des figures ne sont pas à l’échelle. Généralement, des éléments semblables sont dénotés par des références semblables dans les figures. Dans le cadre du présent document, les éléments identiques ou analogues peuvent porter les mêmes références. En outre, la 15 présence de numéros de référence aux dessins ne peut être considérée comme limitative, y compris lorsque ces numéros sont indiqués dans les revendications.
Description détaillée de modes de réalisation particuliers de rinventllim
La présente invention est décrite avec des réalisations particulières et des références à des figures mais l'invention n’est pas limitée par celles-ci. Les dessins ou figures décrits ne sont que schématiques et ne sont pas limitants.
En particulier, nous décrivons de façon détaillée l’invention pour 25 des modes de réalisation dans lesquels le système hydraulique consiste en un système de lubrification pour une turbomachine d’aéronef, le groupe hydraulique consiste en un groupe de lubrification, le filtre consiste en un filtre d’huile, le fluide consiste en de l’huile, et les moyens consistent en des capteurs, sans que cette description ne soit limitative du système
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- 17 hydraulique, du groupe hydraulique, du filtre, du fluide ou des moyens auxquels s’appliquent l’invention.
Dans le cadre du présent document none rappelons que le terme « turbomachine » est connu par l'homme du métier, il peut par exemple s’agir d’un turboréacteur ou d'un turbopropulseur. Une turbomachine comprend généralement différentes parties telles que une soufflante, un ou plusieurs compresseurs, un circuit de refroidissement, une chambre de combustion et une ou plusieurs turbines, pour ne citer que ces exemples.
Dans le cadre du présent document, le terme « colmatage d’un filtre d’huile » fait référence à un taux d'obstmction du filtre d'huile en tant que filtre tel qu’introduit dans fart antérieur.
La figure 1 illustre une vue tridimensionnelle d’un opérateur humain et un aéronef muni de quatre turbomachines selon un mode de réalisation particulier de l’invention.
Plus précisément, la représentation de ia figure 1 illustre un avion, celui-ci constituant un exemple d’aéronef 2, ayant quatre turbomachines 1. Un aéronef 2 peut bien évidemment comprendre un nombre de turbomachines 1 différent de quatre, par exemple deux. Chaque turbomachine 1 est munie d’un système de lubrification selon l'invention, ce dernier comprenant un réservoir d’huile, un filtre d’huile, un groupe de lubrification, des capteurs, une unité logique et une unité de transmission permettant de transférer des données relatives aux paramètres du système de lubrification et au colmatage du filtre d’huile à un dispositif de réception 4 en dehors du système de lubrification. Le système de lubrification et les éléments le constituant sont au moins partiellement situés sous carter de la turbomachine et ne sont pas représentés sur la figure 1.
Sur ia représentation de la figure 1, le dispositif de réception 4 est un appareil mobile dont est muni un opérateur humain 3. L’opérateur humain 3 situé à proximité de l’aéronef 2, dans un rayon de 100 mètres,
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- 18peut ainsi établir une connexion directe avec ou sans fil entre le dispositif de réception 4 et l'unité de transmission du système de lubrification, Les données susmentionnées sont alors transférées au dispositif de réception 4, ce qui permet à l’opérateur humain 3 d'obtenir des informations sur l’état du système de lubrification de la turbomachine 1, et notamment sur le colmatage du filtre d’huile, H est ainsi possible de recevoir ces Informations sans devoir passer par ia cabine de l'aéronef 2 et sans devoir ouvrir le carter de la turbomachine 1, Selon un mode de réalisation de l’invention, l’unité de transmission et le dispositif de réception 4 comprennent des émetteurs et récepteurs de signaux électriques ou électromagnétiques leur permettant une connexion entre eux avec ou sans fil,
La figure 2 illustre un diagramme schématique d’un système de lubrification 10 selon un mode de réalisation particulier de l'invention.
La représentation de ia figure 2 illustre les différents éléments d’un système de lubrification 10 pour une turbomachine 1 d’un aéronef, selon un mode de réalisation de l’invention. Différentes connexions fluidiques, mécaniques et électromagnétiques sont représentées entre ces éléments. La représentation de la figure 2 est purement schématique et n’est pas limitative de la position des éléments du système de lubrification
10.
Le système de lubrification 10 comprend un réservoir d’huile 6, un filtre d’huile 15 et un groupe de lubrification comprenant des pompes 9 et des tuyaux 8, et de préférence un échangeur de chaleur (non représenté en figure 2) contribuant à réguler la température d’huile dans la plage d’utilisation de la turbomachine 1.De l'huile 16 circule dans le système de lubrification 10. La représentation de la figure 2 n’est pas limitative du nombre de ces éléments. Par exemple, le système de lubrification 10 peut comprendre davantage de tuyaux, de pompes ou de filtres. La représentation de la figure 2 n’exciut pas la présence d’autres éléments que ceux représentés. Par exemple, te système de lubrification 10 peut
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- 1 '3 ~ également comprendre un échangeur de chaleur qui permet de refroidir l’huile 16 qui elle-même permet de refroidir certains éléments moteur.
Les pompes permettent de pomper l’huile 16 et qui sont actionnées, par exemple, par un boîtier d’accessoire, lui-même actionné 5 par l’arbre du compresseur de la turbomachine 1. L’huile 16 circule dans le système de lubrification 10 à travers les tuyaux 8. Un sens de circulation non limitatif de l’huile 16 dans les tuyaux est représenté par des flèches sur les tuyaux 8. Les pompes permettent le pompage de l’huile 16 du réservoir d’huile 6 à la turbomachine 1 afin de lubrifier des éléments tournants de la 10 turbomachine 1. Plus précisément, l'huile 16 est projetée dans la turbomachine 1, sur les parties en mouvements nécessitant une telle lubrification. Les pompes 9 permettent de réacheminer vers le réservoir d’huile 6 l’huile 16 qui est projetée en excès eu qui s’écoule sur les parties susmentionnées. L’huile 16 peut alors contenir de l’air ainsi que des débris 15 ou des polluants issus des pièces en mouvements, de la combustion ou encore de l’environnement extérieur.
Le filtre d'huile 15a pour objectif de protéger la turbomachine 1 contre les éventuels dommages qu’elle pourrait subir et qui seraient dus à ces pollutions externes au système de lubrification 10. Plusieurs filtres 20 d’huile 15 peuvent ainsi être disposés dans les tuyaux 8 du système de lubrification 10 tant sur la section menant l’huile 16 du réservoir d’huile 6 à la turbomachine 1 que dans la section menant l'huile 16 de la turbomachine 1 au réservoir d’huile 6. De tels filtres d'huile 15 permettent de bloquer d’éventuelles particules présentent dans l’huile 16 en provenance de la 25 turbomachine 1 ou en provenance du réservoir d’huile 6.
La présence du filtre d’huile 15 dans un tuyau 8 crée une différence entre la pression d'huile avant et après le filtre d’huile 15 selon le sens de parcours de l’huile 16 dans le tuyau. Cette différence de pression peut être mesurée et caractérise la perte de charge due à la présence du 30 filtre 15.
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Au même titre que d’autres paramètres du système de lubrification 10, ladite perte de charge peut être mesurée au moyen de capteurs 5. De tels capteurs sont compris dans le système de lubrification 10 selon ce mode de réalisation de l'invention. La représentation de la figure 2 n’est pas limitative du nombre et de la position de ces capteurs 5,
Dans le cas de la perte de charge, des capteurs 5 peuvent être placé en amont et en aval du filtre d'huile 15, dans le sens de parcours de l'huile 16, afin de mesurer la pression aux positions des capteurs et d’en déduire la perte de charge du à la présence du filtre d’huile 15 dans le tuyau 8.
D’autres capteurs 5 placés judicieusement dans le système de lubrification 10 permettent d’obtenir des mesures d’autres paramètres du système de lubrification 1Ö. Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, de tels paramètres comprennent la température d’huile du système de lubrification 10, la vitesse de rotation de la turbomachine 1, le type de filtre d’huile 15 utilisé, le type d'huile 16 utilisée, la densité d’huile présente dans le système de lubrification 10. Bien entendu, comme dans le cas susmentionné de la mesure de la perte de charge due à la présence du filtre d'huile 15, les capteurs 5 ne mesurent pas nécessairement de façon directe les différents paramètres susmentionnés. Par exemple, le type d’huile 16 utilisé dans le système de lubrification 10 peut être déduit de données captées par des capteurs 5 mesurant diverses propriétés physicochimiques de l’huile 16,
Les capteurs 5 sont en outre apte à émettre des signaux 7 relatifs aux paramètres du système de lubrification 10. De tels signaux 7 sont représentés sur la figure 2 en lignes polntillées. De façon générale, de telles lignes polntillées sont représentées sur la figure 2 comme étant tout type de transfert d'information 7 fllalre ou sans fil, ceci incluant tout type de signaux ou de connexions électromagnétiques.
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Dans un mode de réalisation de l’invention, le système de lubrification 10 comprend un ou plusieurs capteurs 5 au niveau de la turbomachine 1, au niveau du réservoir d’huile 6 et au niveau des tuyaux 8. Un capteur 5 au niveau de la turbomachine 1 est apte à transmettre des signaux 7 relatifs à une température, une pression, une viscosité d’huile. Il permet par exemple de détecter des anomalies de fonctionnement de la turbomachine 1 qui peuvent être détectées par le système de lubrification
10. Un capteur 5 au niveau du réservoir d’huile 6 permet d’envoyer des signaux 7 relatifs à un niveau de remplissage, à une température, â un coefficient d’absorption ou encore à une viscosité. Des capteurs 5 positionnés le long des tuyaux 8 sont aptes à transmettre des signaux 7 relatif à une pression.
La présence de plusieurs capteurs 5 aptes à mesurer un même paramètre du système de lubrification 10 est prévu selon un mode de réalisation préféré de l’invention. Ainsi, si un capteur 5 s’avère défectueux, les signaux 7 qu’il transmet pourront être écartés sur base d’une comparaison avec les signaux des autres capteurs 5 mesurant le même paramètre au même instant.
La réception et l'analyse des signaux 7 émis par les capteurs 5 sont assurés par une unité logique 11. Selon un mode de réalisation de l'invention, l’unité logique 11 est une unité électronique placée à l’extérieur du groupe de lubrification 8, 9 et du réservoir 6,
L'unité logique 11 capte les signaux émis par les différents capteurs 5 et les analyse de façon à attribuer une donnée de mesure à certains paramètres du système de lubrification 10, à des intervalles de temps déterminés. Ainsi, selon certains mode de réalisation de l’invention, l’unité logique détermine des mesures sur la température d’huile du système de lubrification 10, sur la vitesse de rotation de la turbomachine 1, sur la densité d’huile présente dans le système de lubrification 10, sur les pertes de charges dans les tuyaux dus à la présence des filtres d’huile 15.
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- 22 EHe est en outre apte à déterminer le type de filtre d’huile 15 et le type d'huile 16 du système de lubrification 10.
L’unité logique 11 est en outre apte déterminer une valeur du colmatage de chaque filtre d’huile 15 du système de lubrification 10 qui tiennent compte de tous les paramètres déterminés à un instant donné à partir des signaux émis par les différents capteurs 5. Selon un mode de réalisation de l'invention, cette détermination du colmatage de chaque filtre d’huile 15 est effectuée par des algorithmes de calculs à partir d’un modèle mathématique prenant en compte tous les paramètres du système de lubrification 10. Les valeurs de colmatage ainsi obtenue par Γunité logique 11 sont beaucoup plus précises que ce qu’elles aurait été en ne prenant en compte que les valeurs de pertes de charges. Selon un mode de réalisation de l’invention, l'unité logique 11 effectue ces calculs de colmatage de façon régulière avec un taux de rafraîchissement élevé, de façon à garantir une valeur actualisée du colmatage de chaque filtre d’huile 15.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'unité logique 11 est en outre programmée pour déduire la durée de vie restante de chaque filtre d’huile 15 avant qu’une maintenance du système de lubrification 10 ou de la turbomachine 1 doive être effectuée. Cette déduction est produite au moyen des paramètres déterminés à partir des signaux émis par les différents capteurs 5 tels que le type de filtre d’huile 15 et à partir de la valeur calculée du colmatage du filtre d’huile 15. Ainsi, une telle unité logique 11 permet d'éviter les opérations de maintenance visant le remplacement préventif d’un filtre d’huile 15 du système de lubrification 10 encore apte à de nombreuses heures de fonctionnement, de même que les coûts et inconvénients qui en découlent.
L'unité logique 11 et les capteurs 5 sont alimentés par une source d’énergie 14 indépendante du FADEC de l’aéronef. Ainsi, l'autonomie énergétique du système de lubrification 10 est assurée. Le système peut ainsi être placé dans un aéronef sans nécessité de
BE2017/5550 ~ 23 changements liés au FADEC ou, de façon plus générale, à l’électronique et à l’alimentation de l'aéronef. Le fait que les connexions énergétiques entre l’unité logique 11, la source d’énergie 14 et les capteurs 5 ne soient pas illustrées dans la représentation de la figure 2 n’est pas exclusive de leur existence.
Selon un mode de réalisation de l’invention illustré à la figure 2, la source d'énergie 14 est un système de récupération d'énergie, placé dans le réservoir d’huile 6, à l’entrée de l’arrivée d’huile, convertissant l’énergie cinétique de l’huile 16 revenant dans le réservoir d’huile 6 après avoir circulé dans le système de lubrification 10, en énergie électrique.
Selon un mode de réalisation de l’invention illustré à ia figure 2, le système de lubrification 10 comprend en outre une unité de mémorisation 12 qui est connectée â l’unité logique 11 et qui stocke les données reçues, analysées ou calculées par l’unité logique 11. L' unité de mémorisation 12 reçoit donc les signaux 7 émis par les capteurs 5 à travers l’unité logique 11. Ainsi, l’unité de mémorisation 12 met à disposition un historique des paramètres du système de lubrification 10 déterminés à partir des capteurs ainsi que l’évolution du colmatage des filtres d’huile 15 en fonction du temps,
Les nombreuses données stockées par l’unité de mémorisation 12 permettent à celui qui y a accès de faire des statistiques sur les différents éléments qui composent le système de lubrification 10 et d’effectuer un choix d'un certain type de filtre d’huile 15 ou d’un certain type d’huile 16 en vue d'optimiser la consommation d'énergie et ia durée de fonctionnement des filtres d’huile 15 ou du système de lubrification dans son ensemble.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la connexion 7 entre l’unité de mémorisation 12 et l’unité logique 11 permet à l’unité logique de comparer les données acquises à partir des signaux des capteurs 5 aux
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- 24 données statistiques moyennes afin de détecter une anomalie dans le fonctionnement d’un élément quelconque du système de lubrification 10,
Selen un mode de réalisation de l'invention illustré à ia figure 2, le système de lubrification 10 comprend en outre une unité de transmission 13 et une connexion entre l’unité de transmission 13 et l’unité logique 11 qui permet à l’unité logique 11 d’envoyer des données relatives aux paramètres du système de lubrification 10 et au colmatage des filtres d’huile 15 à l’unité de transmission 13. Cette dernière permet alors de transférer ces données à un dispositif de réception en dehors du système de lubrification 10 et/ou de communiquer ces données à un opérateur humain en dehors du système de lubrification 10 au moyen d’une connexion 7 filaire ou sans fil tel qu’illustré dans la figure 1.
En résumé, une méthode contribuant à déterminer de façon précise, fiable et économique le besoin de remplacement d’un filtre d'un système hydraulique. L’invention concerne également un système hydraulique autonome permettant de réaliser la méthode et de prédire efficacement la durée de vie restante d’un filtre du système hydrauiique avant que son remplacement ne doive être effectué.
Une fois encore, nous tenons à insister sur le fait que la présente invention a été décrite en relation avec des modes de réalisations spécifiques, qui ont une valeur purement illustrative et ne doivent pas être considérés comme limitatifs. D’une manière générale, il apparaîtra évident pour l’homme du métier que la présente invention n’est pas limités aux exemples illustrés et/ou décrits ci-dessus. L’invention comprend chacune des caractéristiques nouvelles ainsi que toutes leurs combinaisons.
Dans la cadre du présent document, les termes « premier », « deuxième », « troisième » et « quatrième » servent uniquement à différencier les différents éléments et n’impliquent pas d’ordre entre ces éléments. L’usage des verbes « comprendre » , « inclure », « comporter », ou toute autre variante, ainsi que leurs conjugaisons, ne peut en aucune
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- 25 façon exclure la présence d’éléments autres que ceux mentionnés. L’usage de l’article indéfini « un », « une », ou de l'article défini « le », « la » eu « 1’ », pour Introduire un élément n’exclut pas la présence d’une pluralité de ces éléments.
Claims (21)
- Revendications1. Méthode de déterniinaticn d’un colmatage d’un filtre (15) d’un système hydraulique (10) comprenant les étapes suivantes :(i) déterminer des paramètres dudit système hydraulique (10), lesdlts paramètres comprenant :® une température de fluide (16) dudit système hydraulique (10) ; » une perte de charge due à la présence dudit filtre (15) ;(ii) déterminer ledit colmatage dudit filtre (15) en tenant compte de chacun des paramètres déterminés à l’étape (i).
- 2. Méthode selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit système hydraulique (10) consiste en un système de lubrification, ledit filtre (15) consiste en un filtre d’huile, et ledit fluide (16) consiste en de l’huile.
- 3. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdlts paramètres déterminés à l’étape (î) comprennent en outre au moins un parmi :- un type de filtre dudit filtre (15) ;~ des propriétés physico-chimiques de fluide (16) dudit système hydraulique (10) ;- une densité de fluide (16) dudit système hydraulique (10).
- 4. Méthode selon la revendication précédente, caractérisée en ce que lesdlts paramètres déterminés à l’étape (i) comprennent en outre :- un type de filtre dudit filtre (15) ;- des propriétés physico-chimiques de fluide (16) dudit système hydraulique (10) ;~ une densité de fluide (16) dudit système hydraulique (10).BE2017/5550
- 5. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que :- ledit système hydraulique (10) est un système hydraulique d’une turbomachine (1 ) d'aéronef (2) ;5 - lesdits paramètres déterminés à l’étape (i) comprennent en outre une vitesse de rotation de ladite turbomachine (1 ).
- 6. Méthode selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre les étapes suivantes :10 - mesurer une pulsation de pression dans un circuit de fluide dudit système hydraulique (10) ;- déterminer ladite vitesse de rotation de ladite turbomachine (1 ) de l’étape (i) à partir de ladite pulsation de pression mesurée.15
- 7. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre l’étape suivante : enregistrer sur un support numérique (12) des données relatives auxdits paramètres déterminés à l’étape (i) et/ou audit colmatage déterminé à l’étape (ii).
- 8. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre au moins une étape parmi :~ transférer des données relatives audit colmatage déterminé â 25 l’étape (II) et/ou auxdits paramètres déterminés à l’étape (i) à un dispositif de réception (4) en dehors dudit système hydraulique (10) ;communiquer des données relatives audit colmatage déterminé à l’étape (il) et/ou auxdits paramètres déterminés à l’étape (i) à un opérateur humain (3) en dehors dudit système hydraulique (10).BE2017/5550
- 9. Méthode selon Tune quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'eile comprend en outre l’étape suivante : déterminer la nécessité d’un remplacement dudit filtre (15) à partir 5 dudit colmatage déterminé à l'étape (ii).
- 10. Système hydraulique (10) comprenant :- un réservoir de fluide (6) ;- un filtre (15) ;10 - un groupe hydraulique comprenant au moins une pompe (9) et des tuyaux (8) ;- un échangeur de chaleur ;ledit système hydraulique (10) étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre :15 - des moyens (5) pour déterminer des paramètres comprenant :« une température de fluide (16) dudit système hydraulique (10) ;* une perte de charge due à la présence dudit filtre (15) ;- une unité logique (11) configurée pour :® recevoir et analyser des signaux (7) issus desdits moyens (5) ;20 ® déterminer un colmatage dudit filtre (15) en prenant en compte chacun desdits paramètres déterminés par lesdits moyens (5).
- 11. Système hydraulique (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit système hydraulique (10) consiste en un 25 système de lubrification, ledit groupe hydraulique consiste en un groupe de lubrification, ledit filtre (15) consiste en un filtre d’huile, et ledit fluide (16) consiste en de l'huile.BE2017/5550
- 12, Système hydraulique (10) selon l’une quelconque des revendications 10 à 11, caractérisé en ce que ledit filtre (15) comprend lesdits moyens (5) et/ou ladite unité logique (11 ).5
- 13, Système hydraulique (10) selon l’une quelconque des revendications10 à 12, caractérisé en ce que lesdits paramètres déterminés par lesdits moyens (5) comprennent en outre au moins un parmi :- un type de filtre dudit filtre (15) ;~ des propriétés physico-chimiques de fluide (16) dudit système 10 hydraulique (10) ;- une densité de fluide (16) dudit système hydraulique (10).
- 14. Système hydraulique (10) selon l’une quelconque des revendications10 à 13, caractérisé en ce que :
- 15 - ledit système hydraulique (10) est un système hydraulique pour une turbomachine (1 ) d’aéronef (2) ;- lesdits paramétres déterminés par lesdits moyens (5) comprennent, en outre, une vitesse de rotation de ladite turbomachine (1).15. Système hydraulique (10) selon l’une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une unité de mémorisation (12) configurée pour :- recevoir des signaux (7) issus desdits moyens (5) ;25 · enregistrer lesdits paramètres déterminés par lesdits moyens (5).
- 16. Système hydraulique (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite unité de mémorisation (12) est en outre configurée pour enregistrer des données relatives audit colmatage30 dudit filtre (15) déterminé par ladite unité logique (11 ).BE2017/5550
- 17. Système hydraulique (10) selon l’une quelconque des revendications 10 à 16, caractérisé en ce qu’il comprend, en outre, une source d’énergie (14) pour alimenter lesdits moyens (5) et ladite unité5 logique (11).
- 18. Système hydraulique (10) selon la revendication précédente caractérisé en ce que ladite source d’énergie (14) est au moins un parmi :10 - une pile ;~ un système d’auto-alimentation ;- un système de récupération d’énergie,
- 19. Système hydraulique (10) selon la revendication précédente 15 caractérisé an ce que ladite source d’énergie (14) est un générateur électrique pour convertir de l’énergie cinétique de fluide dudit système hydraulique (10) en énergie électrique.
- 20. Système hydraulique (10) selon l’une quelconque des revendications20 10 à 19, caractérisé en ce qu’il comprend, en outre, une unité de transmission (13) connectée à ladite unité logique (11) apte à réaliser au moins une action parmi :- transférer des données à un dispositif de réception (4) en dehors dudit système hydraulique (10) ;25 - communiquer des données à un opérateur humain (3) en dehors dudit système hydraulique (10).
- 21. Turbomachine (1) comprenant un système hydraulique (10) selon l’une quelconque des revendications 10 à 20.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20190311 |