FR3059718B1 - Dispositif hydromecanique de coupure a hysteresis pour systeme de lubrification de turbomachine - Google Patents

Dispositif hydromecanique de coupure a hysteresis pour systeme de lubrification de turbomachine Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un système de lubrification (100) de turbomachine (1). Le dispositif de coupure (130) est configuré pour se fermer lorsqu'une vitesse de rotation (VR) d'un arbre (24) de turbomachine diminue et devient inférieure à un premier seuil (S1), et en ce que le dispositif de coupure (130) est configuré pour s'ouvrir lorsque la vitesse de rotation (VR) de l'arbre augmente et devient supérieure à un deuxième seuil (S2) strictement supérieur au premier seuil (S1).

Description

DISPOSITIF HYDROMECANIQUE DE COUPURE A HYSTERESIS POUR SYSTÈME DE LUBRIFICATION DE TURBOMACHINE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte aux systèmes d'alimentation en fluide pour turbomachine. Plus précisément, l'invention concerne l'isolation d'un réservoir de fluide combustible, notamment lors d'un incendie dans une turbomachine.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les systèmes de lubrification de turbomachine sont configurés, de manière connue, pour laisser circuler un débit d'huile suffisant pour refroidir la turbomachine en cas d'incendie. Ce débit d'huile circule sous l'effet d'une pompe d'alimentation en lubrifiant entraînée par l'autorotation naturelle de la turbomachine lorsque l'avion est en vol.
Cependant lorsque ce débit d'huile est insuffisant pour assurer le refroidissement de la turbomachine lors d'un incendie, il est souvent nécessaire de limiter le débit d'huile en direction d'équipements de la turbomachine et/ou de prévoir une protection spécifique de ces équipements contre les incendies. Les protections spécifiques contre les incendies présentent l'inconvénient d'être préjudiciable en termes de masse et d'encombrement.
Afin de limiter le débit de fluide combustible circulant dans un système de lubrification en cas d'incendie dans une turbomachine, il est connu d'isoler le réservoir d'huile du reste du système de lubrification par une vanne de coupure, passive ou contrôlée par un système de régulation numérique, tant que le feu n'est pas définitivement éteint. Néanmoins, l'utilisation d'une vanne de coupure passive peut être complexe à mettre en œuvre puisqu'elle se traduit souvent par une absence de lubrification de la turbomachine lorsque la turbomachine est arrêtée. Toutefois, le système de régulation numérique de certaines turbomachines ou de certains avions risque de ne pas être disponible pendant un incendie pour commander l'ouverture ou la fermeture d'une vanne de coupure commandée.
En outre, la réglementation en vigueur oblige que la turbomachine soit apte à résister à un incendie pendant une durée minimale, tout en évitant que l'incendie ne soit alimenté en combustible pendant ce temps.
Il existe donc un besoin d'isoler un réservoir de fluide combustible de turbomachine en cas d'incendie, tout en limitant à la fois les exigences de disponibilité d'un système de régulation numérique, la masse et l'encombrement de la turbomachine.
EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention vise à résoudre au moins partiellement les problèmes rencontrés dans les solutions de l'art antérieur. A cet égard, l'invention a pour objet un système de lubrification de turbomachine.
Le système de lubrification comprend un réservoir de fluide et une partie aval comprenant une pompe pour faire circuler du lubrifiant, la partie aval étant située en aval du réservoir. Le système de lubrification comprend un dispositif hydromécanique de coupure situé entre le réservoir et la partie aval, le dispositif de coupure étant configuré pour limiter/empêcher un débit de lubrifiant en direction de la partie aval lorsqu'il est fermé.
Le dispositif de coupure est configuré pour être fermé lorsque la vitesse de rotation d'un arbre de turbomachine est inférieure à un premier seuil. Le dispositif de coupure est configuré pour être ouvert lorsque la vitesse de rotation de l'arbre est supérieure à un deuxième seuil strictement supérieur au premier seuil.
Selon l'invention, le dispositif de coupure est configuré pour se fermer lorsqu'une vitesse de rotation de l'arbre diminue et devient inférieure au premier seuil, et le dispositif de coupure est configuré pour s'ouvrir lorsque la vitesse de rotation de l'arbre augmente et devient supérieure au deuxième seuil.
Le système d'alimentation et le procédé d'isolation correspondant permettent d'isoler le réservoir en cas d'incendie à l'intérieur de la turbomachine, tout en limitant la masse, l'encombrement de la turbomachine, et en respectant notamment les exigences légales en matière de protection contre les incendies à l'intérieur d'une turbomachine. L'invention peut comporter de manière facultative une ou plusieurs des caractéristiques suivantes combinées entre elles ou non.
Avantageusement, le dispositif de coupure est configuré pour être ouvert pendant que la vitesse de rotation de l'arbre diminue depuis une valeur supérieure au deuxième seuil jusqu'à une valeur de vitesse de rotation supérieure au premier seuil, en l'absence d'incendie dans la turbomachine.
Avantageusement, le dispositif de coupure est configuré pour être fermé pendant que la vitesse de rotation de l'arbre augmente depuis une valeur de vitesse de rotation inférieure au premier seuil jusqu'à une valeur de vitesse de rotation inférieure au deuxième seuil.
Selon une particularité de réalisation, la pompe d'alimentation en lubrifiant est configurée pour fonctionner lorsque la vitesse de rotation de l'arbre est supérieure au premier seuil.
Selon une particularité de réalisation, le deuxième seuil est supérieur à une vitesse maximale d'autorotation de l'arbre de la turbomachine.
Selon une forme de réalisation avantageuse, le dispositif de coupure est raccordé fluidiquement à une entrée d'une pompe à carburant et à une sortie de la pompe à carburant, la pompe à carburant étant configurée pour délivrer du carburant à une pression croissante en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre en l'absence d'incendie dans la turbomachine.
De préférence, la pompe à carburant est une pompe cinétique. La pompe cinétique est de préférence une pompe centrifuge.
Avantageusement, la pompe carburant est une pompe à carburant basse pression d'un système d'alimentation en carburant pour turbomachine, la pompe à carburant étant configurée pour délivrer du carburant en direction d'une pompe haute pression.
Avantageusement, la pompe à carburant est configurée pour s'arrêter lorsqu'un incendie est détecté dans la turbomachine, le dispositif de coupure étant configuré pour se fermer lorsque la pompe à carburant est arrêtée.
Selon une autre particularité de réalisation, le dispositif de coupure comprend une vanne principale comprenant au moins une première chambre raccordée fluidiquement à la pompe à carburant, et une chambre principale de commande séparée de la première chambre par un obturateur de la vanne. La chambre principale de commande est configurée pour être raccordée alternativement à l'entrée de la pompe à carburant et à la sortie de la pompe à carburant.
Avantageusement, la vanne principale comprend : une entrée haute pression raccordée fluidiquement à la sortie de la pompe à carburant, l'entrée haute pression débouchant dans la première chambre dite chambre haute pression de la vanne, une entrée basse pression raccordée fluidiquement à l'entrée de la pompe à carburant, l'entrée basse pression débouchant dans une chambre basse pression de la vanne séparée de la chambre haute pression par l'obturateur, un port d'entrée haute pression raccordée fluidiquement à la sortie de la pompe à carburant, un port d'entrée basse pression raccordée fluidiquement à l'entrée de la pompe à carburant, un premier port de sortie raccordé fluidiquement alternativement au port d'entrée haute pression et au port d'entrée basse pression, un autre port de sortie raccordé fluidiquement à la chambre de commande, et une entrée de lubrifiant et une sortie de lubrifiant.
Selon une particularité de réalisation, le dispositif de coupure comprend une vanne de commande comprenant au moins une chambre secondaire de commande raccordée fluidiquement à la chambre principale de commande, la chambre secondaire de commande étant raccordée alternativement à l'entrée de la pompe à carburant et à la sortie de la pompe à carburant.
Selon une forme de réalisation avantageuse, la vanne de commande comprenant en outre une première chambre raccordée fluidiquement à l'entrée de la pompe à carburant, et une deuxième chambre raccordée fluidiquement au premier port de sortie de la vanne principale, la deuxième chambre étant séparée de la première chambre par un obturateur de la vanne de commande. L'invention porte également sur une turbomachine comprenant un système de lubrification tel que défini ci-dessus. La turbomachine est de préférence une turbomachine d'aéronef telle qu'un turboréacteur, un turbomoteur ou un turbopropulseur. L'invention se rapporte aussi à un procédé d'isolation du réservoir de lubrifiant relativement à la partie aval, dans lequel le dispositif de coupure est fermé lorsque la vitesse de rotation d'un arbre de turbomachine est inférieure au premier seuil, le dispositif de coupure étant ouvert lorsque la vitesse de rotation de l'arbre est supérieure au deuxième seuil.
Selon l'invention, le dispositif de coupure se ferme lorsque la vitesse de rotation de l'arbre diminue et devient inférieure au premier seuil, et en ce que le dispositif de coupure s'ouvre lorsque la vitesse de rotation de l'arbre augmente et devient supérieure au deuxième seuil.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente une vue schématique partielle en coupe longitudinale de turbomachine, selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 représente une vue schématique partielle d'un système d'alimentation en carburant et d'un système d'alimentation en lubrifiant, selon le premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 3 est une vue schématique partielle de la vanne de coupure du système d'alimentation en lubrifiant dans une première position fermée ; la figure 4 est une vue schématique partielle de la vanne de coupure du système d'alimentation en lubrifiant dans une deuxième position fermée ; la figure 5 est une vue schématique partielle de la vanne de coupure du système d'alimentation en lubrifiant dans une première position ouverte ; la figure 6 est une vue schématique partielle de la vanne de coupure du système d'alimentation en lubrifiant dans une deuxième position ouverte ; la figure 7 illustre une séquence d'ouverture/de fermeture de la vanne de coupure lors d'un fonctionnement normal de la turbomachine ; la figure 8 illustre une séquence de fermeture/d'ouverture de la vanne de coupure lorsqu'un incendie est détecté dans la turbomachine ; la figure 9 illustre une séquence d'ouverture/de fermeture de la vanne de coupure lors d'un arrêt de la turbomachine en vol.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.
La figure 1 représente une turbomachine 1 à double flux et double corps. La turbomachine 1 comprend dans cet ordre sur le chemin d'écoulement d'un flux primaire A une soufflante 2, un compresseur basse pression 4, un compresseur haute pression 6, une chambre de combustion 16, une turbine haute pression 8 et une turbine basse pression 10.
Le compresseur basse pression 4, le compresseur haute pression 6, la turbine haute pression 8 et la turbine basse pression 10 délimitent une veine secondaire d'écoulement d'un flux secondaire B qui les contourne.
Le compresseur haute pression 6 et la turbine haute pression 8 sont reliées mécaniquement par un arbre 3 d'entraînement du compresseur haute pression 6, de sorte à former un corps haute pression de la turbomachine 1. De manière similaire, le compresseur basse pression 4 et la turbine basse pression 10 sont reliées mécaniquement par un arbre de turbomachine 1, de façon à former un corps basse pression de la turbomachine 1.
La turbomachine 1 comporte également un carter intermédiaire 20 qui est traversé par des bras structuraux radiaux 22. Un des bras structuraux 22 comprend un arbre radial 24 dont l'extrémité radialement interne est reliée mécaniquement par des engrenages à l'arbre 3 d'entraînement du compresseur haute pression 6. L'extrémité radialement externe de l'arbre radial 24 est reliée mécaniquement par des engrenages à une boite à engrenages 30 configurée pour servir de boitier d'accessoires de la turbomachine 1. De ce fait, la boite à engrenages 30est configurée pour être entraînée en rotation par le corps haute pression.
La boite à engrenages 30 est également connue sous le nom d'« accessory gearbox ». Elle comprend une pluralité d'équipements tels qu'une pompe 112 d'alimentation en lubrifiant, une pompe d'alimentation en carburant, un démarreur ou un générateur électrique.
En référence à la figure 2, la turbomachine 1 comporte un système de lubrification 100 comprenant un système d'alimentation 102 et un circuit de retour de lubrifiant 150 vers le réservoir 101 de lubrifiant.
Le système de lubrification est configuré pour alimenter en lubrifiant au moins une enceinte 122,124 de lubrification de turbomachine 1 à partir d'un réservoir 101 de lubrifiant. Les enceintes de lubrification 122, 124 comprennent de manière classique des équipements à lubrifier, pour un fonctionnement nominal de la turbomachine 1.
Dans le document, les directions « amont » et « aval » sont définies par la direction générale d'écoulement du fluide d'alimentation qui est du lubrifiant dans le premier mode de réalisation.
Le système d'alimentation 102 comprend d'amont en aval le réservoir 101, un dispositif de coupure d'alimentation en lubrifiant 130, et une pompe 112 d'alimentation en lubrifiant.
Le dispositif de coupure 130 est configuré pour arrêter l'alimentation en lubrifiant en provenance du réservoir 101 et en direction de la pompe 112. Le dispositif de coupure est raccordé fluidiquement par un conduit 103 à la sortie du réservoir 101.
La pompe d'alimentation 112 en lubrifiant est située entre le dispositif de coupure 130 et les enceintes de lubrification 122,124. Elle est raccordée fluidiquement par un conduit 104 au dispositif de coupure 130.
La pompe d'alimentation 112 en lubrifiant et les enceintes de lubrification 122,124 forment une partie aval 110 du système d'alimentation 102.
Le circuit de retour du lubrifiant 150 comporte une pompe de retour 152 du lubrifiant configurée pour alimenter le réservoir 101 avec du lubrifiant en provenance des enceinte 122,124 de lubrification.
Entre la pompe de retour 152 de lubrifiant et le réservoir 101, le circuit de retour du lubrifiant 150 comprend un échangeur de chaleur 155 configuré pour refroidir le lubrifiant, typiquement de l'huile, avant qu'elle retourne dans le réservoir 101. L'échangeur de chaleur 155 permet ainsi de limiter les risques de dégradations prématurées du lubrifiant.
La turbomachine 1 comprend également un système d'alimentation en carburant 200 qui comprend un circuit amont 210, un circuit d'alimentation de géométries variables 230 et un circuit d'alimentation de chambre de combustion 220.
Le circuit amont comprend une pompe cinétique 212 qui forme une pompe basse pression, une résistance hydraulique 214 qui comprend au moins un élément choisi parmi un filtre, une vanne de coupure ou un débitmètre, et une pompe volumétrique haute pression 216.
La pompe cinétique 212 est une pompe centrifuge. Elle augmente la pression de carburant qui s'écoule en direction de la pompe volumétrique 216. La pompe cinétique 212 délivre du carburant à une pression qui est croissante en fonction de la vitesse de rotation Vr de l'arbre radial 24.
La pompe volumétrique 216 est une pompe volumétrique à engrenages qui est située dans la boite à engrenages 30. La pompe volumétrique haute pression 216 est destinée à alimenter en fluide le circuit d'alimentation de géométries variables 230 et le circuit d'alimentation 220 de la chambre de combustion.
La pompe volumétrique 216 délivre un débit de carburant qui est croissant en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre radial 24, lors du fonctionnement normal de la turbomachine 1.
Lorsqu'un incendie est détecté dans la turbomachine 1, l'ensemble formé par la pompe cinétique 212 et la pompe volumétrique 216 est configuré pour cesser de délivrer du carburant en direction de la chambre de combustion 16.
Le circuit d'alimentation de géométries variables 230 comprend des géométries variables 232. Ces géométries variables 232 sont des équipements de turbomachine 1 qui nécessitent de prélever une puissance hydraulique pour fonctionner. Les géométries variables 232 peuvent être de natures diverses, par exemple un vérin, une servovalve, une vanne de décharge ajustable de compresseur, une vanne de décharge transitoire de compresseur, et/ou une vanne de réglage de débit d'air pour un système de réglage de jeu au sommet d'aubes de rotor pour turbine basse pression ou turbine haute pression.
Le circuit d'alimentation 230 de géométries variables 232 est conçu pour acheminer du carburant depuis un nœud d'entrée C de séparation du circuit d'alimentation de géométries variables 230 et du circuit d'alimentation de la chambre de combustion 220, jusqu'à un nœud de sortie B situé entre la pompe basse pression 212 et la pompe volumétrique haute pression 216. Ce circuit d'alimentation de géométries variables 230 est destiné à fournir aux géométries variables 232 une puissance hydraulique variable.
Le circuit d'alimentation 220 de la chambre de combustion comprend un doseur de carburant 222 configuré pour réguler le débit de carburant en direction des systèmes d'injection 224 de la chambre de combustion 16. Pour ce faire, le doseur de carburant 222 est destiné à laisser s'écouler un excès de carburant à travers une boucle de recirculation de fluide 227 depuis un premier nœud A situé en aval du nœud d'entrée C jusqu'au nœud de sortie B.
Le dispositif de coupure 130 est raccordé fluidiquement au système d'alimentation en carburant 200 à un nœud I situé en amont de la pompe cinétique 212 et à un nœud J situé en aval de la pompe cinétique 212.
Le dispositif de coupure 130 comprend une vanne principale 300, une vanne de commande 400 raccordée fluidiquement à la vanne principale 300, une ligne d'alimentation en carburant haute pression 500 qui est raccordée fluidiquement au nœud J, une ligne d'alimentation en basse pression 530 qui est raccordée fluidiquement au nœud I, et une ligne d'alimentation de pression variable 560 qui est raccordée alternativement au nœud I et au nœud J lors d'un vol de la turbomachine 1.
Le dispositif de coupure 130 s'ouvre/se ferme en fonction de la différence de pression entre le nœud J et le nœud I.
Le dispositif de coupure 130 est fermé lorsque la différence de pression entre le nœud J et le nœud I est sensiblement nulle. La différence de pression entre le nœud J et le nœud I est sensiblement nulle, lorsque la pompe cinétique 212 est à l'arrêt. La différence de pression entre le nœud J et le nœud I est également sensiblement nulle, lorsqu'un incendie est détecté dans la turbomachine 1 et que la pompe cinétique 212 cesse d'être alimentée en carburant.
Le dispositif de coupure 130 est fermé lorsque la différence de pression entre le nœud J et le nœud I est suffisamment faible, en particulier lorsque la vitesse de rotation Vr de l'arbre radial 24 est inférieure à un premier seuil Si. Ce premier seuil Si correspond à la vitesse de rotation Vr minimale à partir de laquelle la pompe d'alimentation 112 délivre du lubrifiant en direction de la partie aval 210. Ainsi, les risques de stagnation de lubrifiant hors du réservoir 101 sont limités.
Le dispositif de coupure 130 est ouvert lorsque la différence de pression entre le nœud J et le nœud I est suffisamment élevée, en particulier lorsque la vitesse de rotation Vr de l'arbre radial 24 est supérieure à un deuxième seuil S2 strictement supérieur au premier seuil Si. Ce deuxième seuil S2 est supérieur à la vitesse maximale d'autorotation Vmax de l'arbre radial 24, c'est-à-dire la vitesse maximale de rotation de l'arbre 24 qui est possible en l'absence de poussée des gaz dans la turbine 10. La pompe volumétrique 216 est alors en marche. A titre indicatif, le premier seuil Si est égal à une valeur de vitesse de rotation Vr de l'arbre radial 24 qui correspond à environ 4% du régime maximal de la turbomachine 1. Le deuxième seuil S2 est par exemple égal à une valeur de vitesse de rotation Vr de l'arbre radial 24 qui correspond à environ 7% du régime maximal de la turbomachine 1.
Le dispositif de coupure 130 se ferme lorsque la vitesse de rotation Vr de l'arbre 24 diminue et devient inférieure au premier seuil Si. Le dispositif de coupure 130 s'ouvre lorsque la vitesse de rotation Vr de l'arbre augmente et devient supérieure au deuxième seuil S2. Autrement dit, le seuil S2 d'ouverture du dispositif de coupure 130 est strictement supérieur au seuil de fermeture Si du dispositif de coupure 130.
Le dispositif de coupure 130 a un fonctionnement par hystérésis, c'est-à-dire dont le fonctionnement dépend de son état antérieur. Le fonctionnement du dispositif de coupure 130 sera détaillé ultérieurement en référence aux figures 7 à 9.
La vanne principale 300 comprend une chambre haute pression 301, une chambre basse pression 302, une chambre intermédiaire 306 située entre la chambre haute pression 301 et la chambre basse pression 302, une chambre principale de commande 304, ainsi qu'un premier obturateur mobile 310.
La chambre haute pression 301 est raccordée à la ligne haute pression 500 par une entrée haute pression 321. Elle est constamment alimentée en carburant haute pression.
La chambre basse pression 302 est raccordée à la ligne basse pression 530 par une entrée basse pression 331. Elle est constamment alimentée en carburant basse pression.
La chambre principale de commande 304 est située entre la chambre intermédiaire 306 et la chambre basse pression 302. Elle est raccordée alternativement à la ligne haute pression 500 et à la ligne basse pression 530.
Dans les états de fonctionnement représentés aux figures 3 et 6, la chambre principale de commande 304 est raccordée à la ligne basse pression 530 par un troisième port de sortie 343. Dans les états de fonctionnement représentés aux figures 4 et 5, la chambre principale de commande 304 est raccordée à la ligne haute pression 500 par le troisième port de sortie 343.
La chambre intermédiaire 306 est séparée de la chambre haute pression 301, de la chambre basse pression 302 et de la chambre principale de commande 304 par l'obturateur 310. Elle est située autour de l'obturateur 310. Elle est raccordée fluidiquement au conduit 103 de sortie du réservoir 101 par une entrée de lubrifiant 351. Elle est ainsi remplie de lubrifiant. Elle est raccordée fluidiquement à une sortie de lubrifiant 352 lorsque le dispositif de coupure 130 est ouvert. Elle ne communique pas avec la sortie de lubrifiant 352 lorsque le dispositif de coupure 130 est fermé.
Le premier obturateur 310 est situé entre la chambre haute pression 301 et la chambre basse pression 302 dont il fait varier le volume lorsqu'il se déplace au sein de la vanne principale 300. Il est bistable, en étant mobile entre une position stable extrême d'ouverture et une position stable extrême de fermeture. En position extrême d'ouverture, l'obturateur 310 laisse la chambre intermédiaire 306 en communication avec la sortie de lubrifiant 352. En position extrême de fermeture, l'obturateur 310 empêche le lubrifiant de circuler par la sortie de lubrifiant 352, en étant en regard de cette sortie 352.
Dans les états de fonctionnement représentés aux figures 3 et 4, l'obturateur 310 est en position extrême de fermeture et le dispositif de coupure 130 est fermé. Dans les états de fonctionnement représentés aux figures 5 et 6, l'obturateur 310 est en position extrême d'ouverture et le dispositif de coupure 130 est ouvert. L'obturateur 310 est sollicité en direction de la chambre haute pression 301 par un premier ressort 308 qui est situé dans la chambre basse pression 302. Ce ressort 308 joue le rôle d'un moyen de rappel 308 configuré pour solliciter l'obturateur 310 vers sa position extrême de fermeture.
La vanne principale 300 comprend l'entrée haute pression 321, l'entrée basse pression 331, un port d'entrée haute pression 322 raccordée fluidiquement à la sortie J de la pompe à carburant et un port d'entrée basse pression 332 raccordée fluidiquement à l'entrée I de la pompe à carburant.
Elle comprend également un premier port de sortie 341 et un deuxième port de sortie 342 qui sont chacun raccordés fluidiquement alternativement au port d'entrée haute pression 322 et au port d'entrée basse pression 332.
Dans les états de fonctionnement représentés aux figures 3 et 4, le premier port de sortie 341 et un deuxième port de sortie 342 sont raccordés fluidiquement à la ligne haute pression 500 par le port d'entrée haute pression 322 via une rainure annulaire entourant le premier obturateur 310.
Dans les états de fonctionnement représentés aux figures 5 et 6, le premier port de sortie 341 et un deuxième port de sortie 342 sont raccordés fluidiquement à la ligne basse pression 530 par le port d'entrée basse pression 332 via une rainure annulaire entourant le premier obturateur 310.
La vanne principale 300 comprend aussi le troisième port de sortie 343, l'entrée de lubrifiant 351 et la sortie de lubrifiant 352.
La vanne de commande 400 comprend une première chambre 401 dite chambre inférieure, une deuxième chambre 402 dite chambre supérieure, une chambre secondaire de commande 404 qui est raccordée fluidiquement à la chambre principale de commande 304 par une jonction de sortie 425, ainsi qu'un deuxième obturateur mobile 410.
La chambre inférieure 401 est raccordée fluidiquement à la ligne basse pression 530 par une jonction inférieure 421. La chambre supérieure 402 est raccordée fluidiquement au premier port de sortie 341 et au deuxième port de sortie 342 par une jonction supérieure 422.
La vanne de commande 400 comporte également une arrivée haute pression 423 qui est raccordée fluidiquement à la ligne haute pression 500 et une arrivée basse pression 424 qui est raccordée fluidiquement à la ligne basse pression 530. La chambre secondaire de commande 404 est raccordée fluidiquement alternativement à l'arrivée haute pression 423 et à l'arrivée basse pression 424.
Dans les états de fonctionnement représentés aux figures 3 et 6, la chambre secondaire de commande 404 est raccordée à l'arrivée basse pression 424. La chambre principale de commande 304 est raccordée à l'arrivée basse pression 424 par l'intermédiaire de la chambre secondaire 404 de commande.
Dans les états de fonctionnement représentés aux figures 4 et 5, la chambre secondaire de commande 404 est raccordée à l'arrivée haute pression 423. La chambre principale de commande 304 est raccordée à l'arrivée haute pression 423 par l'intermédiaire de la chambre secondaire 404 de commande.
Le deuxième obturateur 410 est situé entre la chambre inférieure 401 et la chambre supérieure 402 dont il fait varier le volume lorsqu'il se déplace au sein de la vanne de commande 400. Il est bistable, en étant mobile entre une position stable extrême d'ouverture et une position stable extrême de fermeture. L'obturateur 410 est sollicité en direction de la chambre supérieure 402 par un deuxième ressort 408 qui est situé dans la chambre inférieure 401. Ce ressort 408 joue le rôle d'un moyen de rappel 408 configuré pour solliciter l'obturateur 410 vers sa position extrême de fermeture.
En position extrême de fermeture représentée aux figures 3 et 6, le deuxième obturateur 410 raccorde la chambre secondaire de commande 404 à l'arrivée basse pression 424. La chambre principale de commande 304 est alors remplie de carburant basse pression et le premier obturateur 310 est faiblement sollicité en direction de sa position de fermeture par le premier moyen de rappel 308 et par la pression de carburant dans la chambre principale de commande 304. Le seuil de fermeture du dispositif de coupure 130 est alors assez faible.
En position extrême d'ouverture représentée aux figures 4 et 5, le deuxième obturateur 410 raccorde la chambre secondaire de commande 404 à l'arrivée haute pression 423. La chambre principale de commande 304 est alors remplie de carburant haute pression et le premier obturateur 310 est fortement sollicité en direction de sa position de fermeture par le premier moyen de rappel 308 et par la pression de carburant dans la chambre principale de commande 304. Le seuil d'ouverture du dispositif de coupure 130 est alors assez élevé.
La ligne haute pression 500 comprend une ligne principale 501 qui est raccordée fluidiquement au nœud J, une ligne de raccordement du port d'entrée haute pression 503, une ligne de raccordement d'entrée de la chambre haute pression 505, et une ligne d'entrée haute pression de commande 510.
La ligne de raccordement du port d'entrée haute pression 503, la ligne de raccordement d'entrée de la chambre haute pression 505, et la ligne d'entrée haute pression de commande 510 sont chacune raccordées à la ligne principale 501 à un nœud d'entrée haute pression D.
La ligne de raccordement du port d'entrée haute pression 503 s'étend du nœud D jusqu'au port d'entrée haute pression 322. La ligne de raccordement d'entrée de la chambre haute pression 505 s'étend du nœud D jusqu'à l'entrée haute pression 321. La ligne d'entrée haute pression de commande 510 s'étend du nœud D jusqu'à l'arrivée haute pression 423.
La ligne basse pression 530 comprend une ligne principale 531 qui est raccordée fluidiquement au nœud I, une ligne de raccordement du port d'entrée basse pression 533, une ligne de raccordement d'entrée de la chambre basse pression 535, et une ligne d'entrée basse pression de commande 540.
La ligne de raccordement du port d'entrée basse pression 533, la ligne de raccordement d'entrée de la chambre basse pression 535, et la ligne d'entrée basse pression de commande 540 sont chacune raccordées à la ligne principale 531 à un premier nœud d'entrée basse pression E.
La ligne de raccordement du port d'entrée basse pression 533 s'étend du nœud E jusqu'au port d'entrée basse pression 332. La ligne de raccordement d'entrée de la chambre basse pression 535 s'étend du nœud E jusqu'à l'entrée basse pression 331. La ligne d'entrée basse pression de commande 540 qui s'étend du nœud E jusqu'à l'arrivée basse pression 424 et jusqu'à la jonction inférieure 421. La ligne d'entrée basse pression de commande 540 se subdivise en un nœud G en une ligne de raccordement 541 de la jonction inférieure et une ligne de raccordement 543 de l'arrivée basse pression530.
La ligne d'alimentation variable 560 comprend une ligne de jonction supérieure 562 qui relie fluidiquement la jonction supérieure 422 au premier port de sortie 341 et au deuxième port de sortie 342 qui sont séparés l'un de l'autre au niveau d'un nœud H.
La ligne d'alimentation variable 560 comprend une ligne de raccordement 566 qui relie fluidiquement la jonction de sortie 425 au troisième port de sortie 343.
Le fonctionnement du dispositif de coupure 130 au cours d'un vol et en l'absence d'incendie détecté dans la turbomachine 1 est décrit en référence à la figure 7. Lorsque la turbomachine 1 est mise en marche, le dispositif de coupure 130 est fermé pour éviter une vidange du lubrifiant hors du réservoir 101 à travers les circuits de la turbomachine.
Le dispositif de coupure 130 est fermé tant que la vitesse de rotation Vr de l'arbre radial 24 est inférieure au premier seuil Si, à l'étape 601. La répartition du carburant et du lubrifiant dans le dispositif de coupure est analogue à celle représentée à la figure 3.
Le dispositif de coupure 130 reste fermé à l'étape 603, tant que la vitesse de rotation Vr de l'arbre radial 24 reste inférieure au deuxième seuil S2. De manière générale, le dispositif de coupure 130 est fermé lorsque la vitesse de rotation Vr augmente depuis une valeur inférieure au premier seuil Sijusqu'à une valeur inférieure au deuxième seuil S2.
La répartition du carburant et du lubrifiant dans le dispositif de coupure est analogue à celle représentée à la figure 4. La ligne de jonction inférieure 566 est alimentée en carburant haute pression en remplacement du carburant basse pression. Le deuxième obturateur410 s'est déplacé en direction de sa position d'ouverture. La chambre principale de commande 304 s'est remplie de carburant haute pression en remplacement du carburant basse pression.
Le dispositif de coupure 130 s'ouvre à l'étape 605 lorsque la vitesse de rotation Vr de l'arbre radial 24 dépasse le deuxième seuil S2, notamment lors d'une phase de montée et d'une phase de croisière de la turbomachine 1.
La répartition du carburant et du lubrifiant dans le dispositif de coupure est analogue à celle représentée à la figure 5. La ligne de jonction supérieure 562 est alimentée en carburant basse pression en remplacement du carburant haute pression. Le premier obturateur 310 s'est déplacé en direction de sa position d'ouverture selon la flèche C. Le volume de la chambre haute pression 301 a augmenté, le volume de la chambre principale de commande 304 a diminué, le volume de la chambre basse pression 302 a diminué.
Le dispositif de coupure 130 reste ouvert à l'étape 607, tant que la vitesse de rotation Vr de l'arbre radial 24 reste supérieure au premier seuil Si. De manière générale, le dispositif de coupure 130 est ouvert pendant que la vitesse de rotation Vr de l'arbre diminue depuis une valeur supérieure au deuxième seuil S2 jusqu'à une valeur de vitesse de rotation Vr supérieure au premier seuil Si, en l'absence d'incendie dans la turbomachine 1.
La répartition du carburant et du lubrifiant dans le dispositif de coupure est analogue à celle représentée à la figure 6. La ligne de jonction inférieure 566 est alimentée en carburant basse pression en remplacement du carburant haute pression. Le deuxième obturateur 410 s'est déplacé en direction de sa position de fermeture. A la fin du vol, le dispositif de coupure 130 se ferme à l'étape 609 lorsque la vitesse de rotation Vr devient inférieure au premier seuil Si. Il reste ensuite fermé à l'étape 611.
La répartition du carburant et du lubrifiant dans le dispositif de coupure est analogue à celle représentée à la figure 3. La ligne de jonction supérieure 562 est alimentée en carburant haute pression en remplacement du carburant basse pression. Le premier obturateur 310 s'est déplacé en direction de sa position de fermeture selon la flèche D. Le volume de la chambre haute pression 301 a diminué, le volume de la chambre principale de commande 304 a augmenté, le volume de la chambre basse pression 302 a augmenté.
Le fonctionnement spécifique du dispositif de coupure 130 au cours d'un vol et en cas d'arrêt moteur en vol, qu'il soit commandé par le pilote ou non, dans la turbomachine 1 est décrit en référence à la figure 9.
Si le dispositif de coupure 130 est ouvert, il reste ouvert à l'étape 641, tant que la vitesse de rotation Vr reste supérieure au premier seuil Si et que la chambre de combustion 16 de la turbomachine 1 est en fonctionnement nominal.
Lorsqu'un arrêt moteur en vol survient à l'étape 643, ce qui revient à l'arrêt de la combustion dans la chambre de combustion 16, la vitesse de rotation Vr, c'est-à-dire le régime de rotation de la turbomachine 1, se réduit progressivement.
Si la vitesse de rotation Vr reste au-dessus du premier seuil Si et qu'après le rallumage moteur en vol, la vitesse de rotation Vr réaugmente, le dispositif de coupure 130 reste ouvert.
Si la vitesse de rotation Vr devient inférieure au premier seuil Si, le dispositif de coupure 130 se ferme à l'étape 645. Il reste ensuite fermé tant que la vitesse de rotation Vr reste inférieure au deuxième seuil S2. Après un redémarrage moteur et que la vitesse de rotation Vr dépasse le deuxième seuil S2, la turbomachine 1 est à nouveau alimentée en lubrifiant à l'étape 647.
Le fonctionnement spécifique du dispositif de coupure 130 au cours d'un vol et en cas d'incendie dans la turbomachine 1 est décrit en référence à la figure 8.
Si le dispositif de coupure 130 est ouvert, il reste ouvert à l'étape 621, tant que la vitesse de rotation Vr reste supérieure au premier seuil Si, que l'incendie n'a pas été détecté dans la turbomachine 1 et que la pompe cinétique 212 et la pompe volumétrique 216 fonctionnent.
Lorsque l'incendie est détecté dans la turbomachine 1 à l'étape 623, la turbomachine 1 est susceptible de pouvoir continuer à fonctionner en régime de ralenti vol durant cinq minutes, ensuite l'arrivée de carburant à la turbomachine 1 sera stoppée, ce qui entraîne l'arrêt d'injection de carburant dans la chambre de combustion 16. Par la suite, l'arbre radial 24 turbomachine 1 est susceptible de pouvoir continuer à tourner en autorotation, ce qui entraîne les pompes à carburant 212 et 216 à un régime proportionnel à la vitesse de rotation Vr de l'arbre radial 24. En autorotation, la vitesse de rotation Vr se trouvera entre les seuils Si et S2. La pompe cinétique 212 se vide alors du carburant qu'elle contient et elle ne génère plus d'élévation de pression du carburant entre l'entrée I et la sortie J, malgré sa rotation.
Le dispositif de coupure 130 se ferme à l'étape 625, même si la vitesse de rotation Vr reste supérieure au premier seuil Si. Il reste ensuite fermé tant que l'arrivée de carburant à la turbomachine n'est pas réouverte et que la vitesse de rotation Vr reste inférieure au deuxième seuil la S2. Lorsque l'incendie est éteint, la pompe cinétique 212 délivre à nouveau du carburant en direction de la pompe volumétrique 216, à l'étape 627.
Le dispositif de coupure 130 s'ouvre à l'étape 629, lorsque la vitesse de rotation Vr dépasse le deuxième seuil S2.
Le dispositif de coupure 130 permet de respecter la réglementation en vigueur concernant la protection de la turbomachine 1 contre les incendies, tout en permettant une lubrification satisfaisante des équipements dans les enceintes de lubrification 122,124 en fonctionnement normal de la turbomachine 1.
Le dispositif de coupure 130 est hydromécanique, ce qui le rend fiable. Par ailleurs, il n'a pas besoin d'être commandé électroniquement par le système de régulation numérique de la turbomachine, également connu sous le nom de « FADEC », notamment en cas d'incendie.
Le dispositif de coupure 130 est susceptible de remplacer les protections thermiques existantes dans la turbomachine 1, ce qui conduit à une masse et un encombrement réduit de la turbomachine 1.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite sans sortir du cadre de l'exposé de l'invention.
En particulier, l'échangeur 155 peut être situé dans le système d'alimentation en lubrifiant 102, plutôt que dans le système de retour de lubrifiant 150.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système de lubrification (100) de turbomachine (1), comprenant : un réservoir (101) de lubrifiant, une partie aval (110) comprenant une pompe (112) pour faire circuler du lubrifiant, la partie aval (110) étant située en aval du réservoir (101), et un dispositif hydromécanique de coupure (130) situé entre le réservoir (101) et la partie aval (110), le dispositif de coupure (130) étant configuré pour Hmiter/empêcher un débit de lubrifiant en direction de la partie aval (110) lorsqu'il est fermé, le dispositif de coupure (130) étant configuré pour être fermé lorsque la vitesse de rotation (Vr) d'un arbre de turbomachine est inférieure à un premier seuil (Si), le dispositif de coupure (130) étant configuré pour être ouvert lorsque la vitesse de rotation (Vr) de l'arbre est supérieure à un deuxième seuil (Sz) qui est strictement supérieur au premier seuil (Si), caractérisé en ce que le dispositif de coupure (130) est configuré pour se fermer lorsqu'une vitesse de rotation (Vr) d'un arbre (24) de turbomachine diminue et devient inférieure au premier seuil (Si), et en ce que le dispositif de coupure (130) est configuré pour s'ouvrir lorsque la vitesse de rotation (Vr) de l'arbre augmente et devient supérieure au deuxième seuil (Sz), le dispositif de coupure (130) étant raccordé fluîdiquement à une entrée (I) d'une pompe à carburant (212) et à une sortie (J) de la pompe à carburant, la pompe à carburant (212) étant configurée pour délivrer du carburant à une pression croissante en fonction de la vitesse de rotation (Vr) de l'arbre en l'absence d'incendie dans la turbomachine (1).
  2. 2. Système de lubrification (100) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif de coupure (130) est configuré pour être ouvert pendant que la vitesse de rotation (Vr) de l'arbre diminue depuis une valeur supérieure au deuxième seuil ($z) jusqu'à une valeur de vitesse de rotation (Vr) supérieure au premier seuil (Si), en l'absence d'incendie dans la turbomachine (1), eî/ou dans lequel le dispositif de coupure (130) est configuré pour être fermé pendant que la vitesse de rotation (Vr) de l’arbre augmente depuis une valeur de vitesse de rotation (Vr) inférieure au premier seuil (Si) jusqu'à une valeur de vitesse de rotation (Vr) inférieure au deuxième seuil (S2).
  3. 3. Système de lubrification (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pompe (112) à lubrifiant est configurée pour se mettre à fonctionner lorsque la vitesse de rotation (Vr) de l'arbre est supérieure au premier seuil (Si), et /ou dans lequel le deuxième seuil (S2) est supérieur à une vitesse maximale d’autorotation (Vm3x) de l'arbre de la turbomachine (1),
  4. 4. Système de lubrification (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pompe à carburant (212) est une pompe cinétique.
  5. 5. Système de lubrification (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pompe à carburant (212) est une pompe à carburant basse pression d'un système d'alimentation en carburant (200) pour turbomachine, la pompe à carburant (212) étant configurée pour délivrer du carburant en direction d'une pompe haute pression (216), Sa pompe à carburant basse pression (212) étant de préférence une pompe centrifuge.
  6. 6. Système de lubrification (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de coupure (130) comprend une vanne principale (300) comprenant : au moins une première chambre (301, 302) raccordée fluidiquement à la pompe à carburant (212) et une chambre principale de commande (304) séparée de la première chambre (301, 302) par un obturateur (310) de la vanne, la chambre principale de commande (304) étant configurée pour être raccordée alternativement à l'entrée (1) de la pompe à carburant et à îa sortie (J) de la pompe à carburant (212).
  7. 7. Système de lubrification (100) selon la revendication précédente, dans lequel la vanne principale (300) comprend : une entrée haute pression (321) raccordée fluidiquement à la sortie (J) de la pompe à carburant, l'entrée haute pression (321) débouchant dans la première chambre dite chambre haute pression (301) de la vanne, une entrée basse pression (331) raccordée fluidiquement à l'entrée (!) de la pompe à carburant, l'entrée basse pression (331) débouchant dans une chambre basse pression (302) de la vanne séparée de la chambre haute pression (301) par l'obturateur (310), un port d'entrée haute pression (322) raccordée fluidiquement à la sortie (J) de la pompe à carburant, un port d'entrée basse pression (332) raccordée fluidiquement à l'entrée (1) de la pompe à carburant, un premier port de sortie (341, 342) raccordé fluidiquement alternativement au port d'entrée haute pression (322) et au port d'entrée basse pression (332), un autre port de sortie (343) raccordé fluidiquement à la chambre de commande (304), et une entrée de lubrifiant (351) et une sortie de lubrifiant (352).
  8. 8, Système de lubrification (100) selon l'une quelconque des revendications 6 à 7, dans lequel le dispositif de coupure (130) comprend une vanne de commande (400) comprenant au moins une chambre secondaire de commande (404) raccordée fluidiquement à la chambre principale de commande (304) et raccordée alternativement à l'entrée (I) de la pompe à carburant et à la sortie (J) de la pompe à carburant.
  9. 9. Système de lubrification (100) selon les revendications 7 et 8, dans lequel la vanne de commande (400) comprend en outre : une première chambre (401) raccordée fluidiquement à l'entrée (î) de la pompe à carburant, et une deuxième chambre (402) raccordée fluidiquement au premier port de sortie (341, 342} de la vanne principale (300), et séparée de Sa première chambre (401) par un obturateur (410) de la vanne de commande (400).
  10. 10. Turbomachine (1) comprenant un système de lubrification (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  11. 11. Procédé d'isolation d'un réservoir (101) de lubrifiant relativement à une partie aval (110) de système de lubrification (100) pour turbomachine m, le système de lubrification (100) comprenant le réservoir (101) et un dispositif de coupure (130) situé entre le réservoir (101) et la partie aval (110), le dispositif de coupure (130) étant configuré pour iimiter/empêcher un débit de lubrifiant en direction de la partie aval (110) lorsqu’il est fermé, le dispositif de coupure (130) étant fermé lorsque la vitesse de rotation (Vr) d'un arbre de turbomachine est inférieure au premier seuil (Si), le dispositif de coupure (130) étant ouvert lorsque la vitesse de rotation (Vr) de l'arbre est supérieure au deuxième seuil (S2), le dispositif de coupure (130) étant raccordé fluidiquement à une entrée (I) d'une pompe à carburant (212) et à une sortie (J) de la pompe à carburant, la pompe à carburant (212) étant configurée pour délivrer du carburant à une pression croissante en fonction de la vitesse de rotation (VR) de l'arbre en l'absence d'incendie dans la turbomachine (1), caractérisé en ce que le dispositif de coupure (130) se ferme lorsque la vitesse de rotation (VR) de l'arbre diminue et devient inférieure au premier seuil (Si), et en ce que le dispositif de coupure (130) s'ouvre lorsque la vitesse de rotation (Vr) de l'arbre augmente et devient supérieure au deuxième seuil (Sa).
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