FR3075867A1 - Dispositif de deshuilage d'une enceinte de lubrification de turbomachine - Google Patents

Abstract

Dispositif de déshuilage d'une enceinte de lubrification de turbomachine d'aéronef, en particulier à réducteur, caractérisé en ce qu'il comprend deux arbres (3, 8) coaxiaux délimitant en partie une enceinte de lubrification (E1), lesdits arbres étant engagés partiellement l'un dans l'autre et étant configurés pour tourner à des vitesses différentes, un premier (3) desdits arbres comportant une partie d'extrémité annulaire externe (3a) comportant une rangée annulaires d'ouvertures radiales (37) traversantes configurée pour forcer le passage centrifuge d'air et d'huile à travers elles, un second (8) desdits arbres comportant une partie d'extrémité annulaire interne (8a) engagée dans ladite partie d'extrémité annulaire externe et comportant une rangée annulaire d'orifices radiaux (35) traversants configuré pour former un déshuileur et forcer le passage centripète d'air à travers eux, et des moyens annulaires d'étanchéité (39a, 39b) situés radialement entre lesdites parties d'extrémité annulaires interne et externe, de part et d'autre desdites ouvertures et desdits orifices et aptes à autoriser le passage axial d'air dans l'espace axial (E3) s'étendant entre lesdits moyens annulaires et dans lequel débouchent lesdites ouvertures et lesdits orifices.

Description

Dispositif de déshuilage d’une enceinte de lubrification de turbomachine

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne notamment un dispositif de déshuilage pour une turbomachine d’aéronef, en particulier à réducteur, par exemple épicycloïdal ou planétaire.

ETAT DE L’ART

Une turbomachine d’aéronef comprend des carters structuraux et un ensemble de stators et rotors. La turbomachine peut comprendre un ou plusieurs corps, tels qu’un corps basse pression ou BP, et un corps haute pression ou HP par exemple.

Les rotors de la turbomachine sont soutenus par des paliers à roulement qui sont eux même accrochés aux carters structuraux par l’intermédiaire de supports de paliers. Ces paliers sont lubrifiés avec de l’huile pour optimiser leur fonctionnement et dissiper l’énergie thermique produite.

Pour contenir l’huile, les paliers sont enfermés dans une enceinte fermée appelée enceinte de lubrification. L’enceinte est délimitée par des parois fixes (carters structuraux, supports palier) et mobiles (rotors). A l’interface de parois mobiles l’une par rapport à l’autre, des étanchéités (par exemple à labyrinthe) sont placées pour contenir l’huile, et un circuit d’air vient pressuriser ces étanchéités pour éviter les fuites d’huile à l’extérieur de l’enceinte. L’enceinte est ainsi pressurisée (de l’air y entre en continu, repoussant l’huile qui aurait pu sortir des étanchéités par capillarité ou gravité) et les paliers fonctionnent dans un milieu d’huile et d’air mélangés formant un brouillard à l’intérieur de l’enceinte. L’alimentation des paliers est assurée par un circuit d’alimentation en huile et la récupération de l’huile est assurée par un circuit de récupération spécifique.

Pour éviter une surpression de l’enceinte, et permettre un flux constant d’air entrant, l’intérieur de l’enceinte est relié à un milieu de pression plus faible que la pression de l’air entrant dans les étanchéités, c’est le dégazage qui consiste à évacuer de l’air de l’enceinte. Cependant cet air chargé d’huile est avant son évacuation séparé de son huile par des désaérateurs ou déshuileurs, l’huile étant destinée à être recyclée.

Ces organes de séparation air/huile peuvent être placés à différents endroits du circuit d’huile, et par exemple : o aux frontières d’une enceinte ; l’énergie nécessaire au déshuilage est alors fournie directement par la rotation des corps ; l’huile est renvoyée dans l’enceinte et l’air est évacué par un tube traversant la turbomachine vers l’extérieur ; o sur le circuit d’huile ; l’énergie nécessaire au déshuilage est fournie par l’arbre d’entrainement auxiliaire et l’huile retourne au réservoir d’huile en général.

Dans le cas du déshuilage sur le circuit d’huile, le tube d’évacuation d’air traverse un carter structural vers un équipement extérieur. Dans le cas du déshuilage aux frontières d’une enceinte, il traverse tout le moteur, en général par le rotor BP, et évacue l’air traité vers l’extérieur du moteur. II est alors appelé tube central de dégazage ou center-vent tube en anglais. Ces deux solutions présentent des avantages et des inconvénients. La première solution est la plus couramment utilisée car elle offre l’avantage d’être la plus simple en installation et permet un gain de masse du fait que le déshuileur est intégré à l’enceinte et aucun tuyau d’air huilé ne doit être installé.

Cependant, ces solutions ne sont pas particulièrement adaptées à une turbomachine à réducteur, dans laquelle le réducteur est logé dans une enceinte de lubrification dont les parois sont constituées en partie par deux rotors tournants à des vitesses différentes, et dont les sens de rotation peuvent être identiques dans le cas d’un réducteur épicycloïdal ou différents dans le cas d’un réducteur planétaire. Ce type d’enceinte nécessite donc une étanchéité supplémentaire entre les deux rotors.

Comme ces deux rotors sont tenus par des paliers différents et à distance l’un de l’autre, ils peuvent présenter des défauts d’alignement et de coaxialité repris par des éléments souples dans l’enceinte. Cela rend d’autant plus compliqué la réalisation de l’étanchéité rotor/rotor car ces rotors peuvent subir des déplacements relatifs d’amplitude significative. Il est difficile de maintenir une section de fuite limitée et la pressurisation de l’étanchéité rotor/rotor nécessite donc de prélever un grand débit d’air sur un compresseur de la turbomachine, ce qui réduit son rendement.

Il existe donc un réel besoin d’une solution alternative qui assurerait le déshuilage de l’air d’une enceinte de lubrification tout en assurant une étanchéité à l’huile de cette enceinte.

EXPOSE DE L’INVENTION

La présente invention apporte une solution simple, efficace et économique au problème précité de la technique antérieure. L’invention propose un dispositif de déshuilage d’une enceinte de lubrification de turbomachine d’aéronef, en particulier à réducteur, caractérisé en ce qu’il comprend deux arbres coaxiaux délimitant en partie une enceinte de lubrification, lesdits arbres étant engagés partiellement l’un dans l’autre et étant configurés pour tourner à des vitesses différentes, un premier desdits arbres comportant une partie d’extrémité annulaire externe comportant une rangée annulaires d’ouvertures radiales traversantes configurée forcer le passage centrifuge d’air et d’huile à travers elles, un second desdits arbres comportant une partie d’extrémité annulaire interne engagée dans ladite partie d’extrémité annulaire externe et comportant une rangée annulaire d’orifices radiaux traversants configuré pour former un déshuileur et forcer le passage centripète d’air à travers eux, et des moyens annulaires d’étanchéité situés radialement entre lesdites parties d’extrémité annulaires interne et externe, de part et d’autre desdites ouvertures et desdits orifices et aptes à autoriser le passage axial d’air dans l’espace axial s’étendant entre lesdits moyens annulaires et dans lequel débouchent lesdites ouvertures et lesdits orifices.

Le dispositif selon l’invention permet de réaliser l’étanchéité entre deux rotors et le déshuilage du dégazage de l’enceinte. Contrairement à la technique antérieure, de l’air de pressurisation ne traverse plus l’étanchéité rotor/rotor vers l’enceinte, mais le dégazage la traverse vers l’extérieur de l’enceinte. Le dispositif utilise la différence de vitesses entre les arbres ou rotors qui délimitent l’enceinte, pour que les gouttes d’huile et l’air chargé d’huile qui provient de l’enceinte pénètrent dans l’espace précité, soient centrifugés et réinjectés dans l’enceinte par les ouvertures, et que l’air déshuilé s’écoule lui de manière centripète à travers les orifices. Ces orifices ont une fonction similaire aux déshuileurs, qui sont toutefois utilisés dans la technique antérieure dans une enceinte délimitée par un seul rotor. Les ouvertures ont une fonction de décompression de l’espace axial pour limiter le dégazage de l’enceinte et réinjecter la majeure partie de l’air chargé d’huile provenant de l’enceinte vers l’enceinte..

Le dispositif selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - lesdites rangées d’ouvertures et d’orifices étant sensiblement dans un même plan transversal, - lesdites ouvertures définissent entre elles des aubages ; - les aubages sont aptes à forcer une circulation d’air dudit espace vers ladite enceinte ; - lesdites ouvertures débouchent sur une surface cylindrique interne de plus grand diamètre de ladite partie d’extrémité annulaire externe ; - lesdits orifices sont formés dans un bossage annulaire en saillie sur une surface cylindrique externe de ladite partie d’extrémité annulaire interne ; - lesdits moyens d’étanchéité comprennent au moins une léchette annulaire disposée de chaque côté dudit espace ; - une rangée annulaire de rainures ou nervures axiales s’étend entre lesdits moyens d’étanchéité, et par exemple entre ledit bossage et les léchettes disposées de part et d’autre dudit espace ; - ladite partie d’extrémité annulaire interne définit un logement radialement interne qui est fermé axialement de manière étanche par une cloison au niveau d’une extrémité libre de cette partie ; L’invention concerne en outre une turbomachine d’aéronef, en particulier à réducteur, comportant au moins une enceinte de lubrification qui est délimitée en partie par un dispositif tel que décrit ci-dessus.

Un réducteur, planétaire ou épicycloïdal, peut être situé dans ladite enceinte, lesdits premier et second arbres dudit dispositif formant respectivement des arbres de sortie et d’entrée du réducteur. L’invention concerne encore un procédé de déshuilage d’une enceinte de lubrification de turbomachine d’aéronef, au moyen d’un dispositif tel que décrit ci-dessus, dans lequel : - lesdites portions d’extrémité annulaires interne et externe délimitent intérieurement une enceinte de lubrification de paliers à une pression P1, - ledit espace est à une pression P2, - ladite cloison sépare de manière étanche ledit logement à une pression P3 d’une cavité à une pression P4, dans lequel P1 est supérieure à P2 qui est supérieure à P3, et dans lequel P4 est supérieure à P2, de façon à ce que : - un mélange d’air et d’huile passe à travers lesdites ouvertures, depuis ledit espace jusqu’à ladite enceinte, - de l’air et/ou de l’huile passe axialement à travers lesdits moyens d’étanchéité, depuis ladite cavité et/ou ladite enceinte, jusqu’audit espace, et - un mélange d’air déshuilé passe à travers lesdits orifices, depuis ledit espace jusqu’audit logement. P1 et P4 peuvent être identiques.

DESCRIPTION DES FIGURES L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d’une turbomachine à réducteur d’aéronef, - la figure 2 est une vue schématique à plus grande échelle d’une partie d’une turbomachine équipée d’un dispositif selon l’invention, - la figure 3 est une autre vue schématique partielle d’un tube de dégazage de turbomachine, - la figure 4 est une vue schématique à plus grand échelle d’un détail l5 de la figure 2, et illustre un mode de réalisation de l’invention, - les figures 5 et 6 sont des vues schématiques en perspective et avec arrachement partiel du mode de réalisation du dispositif de la figure 5, - la figure 7 est une vue similaire à la figure 6 et illustrant une variante de réalisation du dispositif, - la figure 8 est une demi-vue schématique en coupe axiale d’un tronçon intermédiaire du tube de dégazage de la figure 3, - les figures 9a et 9b sont des vues schématiques en perspective des extrémités axiales des tronçons du tube de la figure 3, - la figure 10 est une demi-vue schématique en coupe axiale d’un tronçon aval du tube de dégazage de la figure 3, - la figure 11 est une vue schématique en perspective d’une extrémité axiale d’un tronçon aval du tube de la figure 3, et - les figures 12 et 13 est une vue similaire aux figures 6 et 7 et illustrent d’autres variantes de réalisation du dispositif.

DESCRIPTION DETAILLEE

En se référant à la figure 1, on voit une turbomachine 1 à réducteur, qui comporte, de manière classique, une soufflante S, un compresseur basse pression 1a, un compresseur haute pression 1b, une chambre de combustion 1c, une turbine haute pression 1d et une turbine basse pression 1e. Les rotors du compresseur haute pression 1b et de la turbine haute pression 1d sont reliés par un arbre haute pression 5 ou HP. Les rotors du compresseur basse pression 1a et de la turbine basse pression 1e sont reliés par un arbre basse pression 4 ou BP. La turbomachine est ainsi du type à double corps, HP et BP. La soufflante est, quant à elle, portée par un arbre de soufflante 3 qui est relié par un réducteur 7 à l'arbre BP 4.

Les arbres HP et BP s'étendent suivant un axe qui est l'axe de rotation de la turbomachine 1. Dans la suite de la description, les notions de longitudinal ou radial, et d'intérieur ou extérieur, sont relatives à cet axe.

La turbomachine 1 comprend des carters structuraux. Le corps HP est tenu par deux carters structuraux : le carter inter-compresseurs et le carter inter-turbines, et le corps BP est tenu par au moins deux carters structuraux : le carter intermédiaire 2 et le carter inter-turbine et/ou le carter d’échappement 6.

Le carter intermédiaire 2 soutient des paliers de l’arbre de turbine BP 4 qui sont logés dans une enceinte avant ou amont notée E1. Le carter d’échappement 6 soutient des paliers de l’arbre de turbine BP 4 qui sont logés dans une enceinte arrière ou aval notée E2.

Les enceintes sont en général en partie délimitées par des supports de paliers.

Le réducteur 7 est ici de type épicycloïdal. La figure 2 montre de manière très schématique l’encombrement du réducteur. Le réducteur 7 comprend un arbre d’entrée 8 s'étendant en amont de l'arbre BP 4 et qui est guidé par un palier 10 aval porteur de cet arbre BP. Le couple en sortie de ce réducteur 7 est transmis à l'arbre de soufflante 3, par une liaison classique, connue de l'homme du métier, comme par exemple une fixation de cet arbre de soufflante sur le porte-satellites formant un arbre de sortie 9 du réducteur, dans le cas d'un réducteur épicycloïdal. Dans le cas d’un réducteur planétaire, l’arbre de soufflante serait entraîné par la couronne. Le réducteur est placé à l'intérieur de l’enceinte avant E1 de lubrification. L’enceinte E1 comprend des parois fixes et des parois mobiles. Les parois fixes de l'enceinte E1 comprennent une paroi interne de la veine du flux primaire, d'un support amont de palier 11 et d'un support aval de palier 12. Les supports 11 et 12 s'étendent vers l'intérieur de la turbomachine et portent respectivement les paliers 13, 14 et le palier 10. Ils assurent la structure entre les carters et les bagues externes fixes des paliers. Les parois mobiles de l'enceinte E1 comprennent les arbres d’entrée 8 et de sortie 9. Les paliers 10, 13, 14 sont logés dans l’enceinte E1. Des étanchéités 17a, 17b sur les schémas sont prévues entre les parois fixes et mobiles et sont par exemple des joints labyrinthe, joints à brosse, joint radiaux segmenté, etc.

Les paliers 10, 13 et 14 ainsi que le réducteur 7 sont lubrifiés pour leur bon fonctionnement. L’huile est amenée par des moyens appropriés 16 tels que des gicleurs, des conduits d’amenée d’huile, etc. L’enceinte E1 est configurée pour que le mélange air-huile, qui forme un brouillard d’huile à l’intérieur de l’enceinte, soit contenu dans cette dernière. Entre les parois de rotor et de stator de l’enceinte, par exemple ici aux extrémités amont et aval de l’enceinte, des étanchéités (telles que des labyrinthes) sont placées pour contenir l’huile, et un circuit d’air vient pressuriser ces étanchéités pour éviter les fuites d’huile. L’enceinte E1 se trouve alors pressurisée (de l’air entre en continu à travers les étanchéités, repoussant l’huile qui aurait pu sortir des étanchéités par capillarité) et les paliers fonctionnent dans un milieu d’huile et d’air mélangés. L’alimentation des paliers est assurée par un tube d’alimentation en huile ou un gicleur et la récupération est assurée par un tube de récupération spécifique. Pour éviter une surpression de l’enceinte, et permettre un flux constant d’air entrant, l’intérieur de l’enceinte est mise à l’air à pression plus faible que la pression de l’air entrant à travers les étanchéités. Cet air chargé de particules d’huile, qui est évacué au niveau d’un puits de pression, doit d’abord être traité pour récupérer la quasi-totalité de l’huile qu’il véhicule. Pour cela, l’air huilé sera amené à un déshuileur qui séparera l’air de l’huile qu’il véhicule et rejettera l’air déshuilé à l’extérieur du moteur. C’est le principe de déshuilage d’une enceinte.

La mise à l’air de l’enceinte est effectuée par un tube de dégazage 20 (figure 3) qui traverse axialement l’arbre de turbine BP 4, depuis l’enceinte amont E1 jusqu’au cône d’éjection 6a de la turbomachine.

Le dispositif de déshuilage comprend en général une rangée annulaire de tubes de déshuilage 21 qui traversent radialement l’arbre de soufflante 3 et autorisent le passage d’air huilé radialement de l’extérieur vers l’intérieur, depuis l’enceinte E1 jusqu’à une cavité R aménagée en amont du tube de dégazage 20 (flèche 18). Ces tubes génèrent un vortex libre en imprimant la vitesse de rotation de l’arbre de soufflante à l’air huilé qui augmente en se rapprochant de l’axe moteur et l’huile est centrifugée sur les parois internes de l’arbre de l’arbre de soufflante 3 pour retourner dans l’enceinte E1 (flèches 19).

La figure 3 illustre un tube de dégazage 20 qui peut être utilisé dans le cadre de l’invention.

Le tube de dégazage 20 est réalisé en plusieurs tronçons dans l’exemple représenté et comprend un tronçon amont 20a, un tronçon intermédiaire 20b et un tronçon aval 20c. Les tronçons sont coaxiaux et s’étendent les uns derrière les autres, leurs extrémités axiales en regard étant emboîtées l’une dans l’autre.

Le tronçon amont 20a est configuré pour être solidarisé à l’arbre de turbine BP et comprend des moyens d’étanchéité indépendants destinés à coopérer avec l’arbre d’entrée 8 du réducteur 7. Ces moyens d’étanchéité ne sont pas visibles et sont par exemple formés par un joint annulaire. Ces moyens d’étanchéité sont traversés par de l’air (flèche 33) qui s’additionne à l’air (flèches 17) traversant les étanchéités afin de pressuriser l’enceinte et éviter les fuites d’huile.

Un disque 23, visible à la figure 4, s’étend radialement à l’amont du tronçon amont 20a sous la forme d’une cloison fermant l’arbre d’entrée 8. Cette cloison radiale 23 sépare la cavité R située à l’amont et qui est en fonctionnement à une pression notée P4, d’un logement L situé à l’aval et qui est en fonctionnement à une pression notée P3. La cavité R est sensiblement cylindrique et délimitée extérieurement par l’arbre 3, et le logement L est cylindrique ou annulaire et délimité extérieurement par l’arbre 8 et le tube de dégazage 20.

La figure 2 représente de manière schématique le concept général de l’invention qui consiste, en plus d’assurer une étanchéité à l’huile à l’interface entre l’arbre d’entrée 8 et l’arbre 3, d’assurer dans cette même zone un déshuilage efficace renforcé par une dépressurisation de l’espace annulaire E3.

Pour cela, comme cela est schématiquement représenté à la figure 4, les arbres 8, 3 sont engagés partiellement l’un dans l’autre. L’arbre d’entrée 8 comprend une partie d’extrémité annulaire interne 8a qui comprend une rangée annulaire d’orifices radiaux 35 traversants configurée imprimé une vitesse tangentielle à l’air et pour autoriser le passage centripète d’air déshuilé (flèche F1). L’arbre de sortie 3 comprend une partie d’extrémité annulaire externe 3a qui entoure la partie 8a et qui comporte une rangée annulaire d’ouvertures radiales 37 traversantes configurée pour entraîner le passage centrifuge d’huile 31 et d’air huilé (flèche F2). Comme on le voit dans l’exemple représenté, les ouvertures 37 et les orifices 35 sont situés sensiblement dans un même plan transversal P.

Les arbres 3, 8 et en particulier leurs parties 3a, 8a délimitent entre elles un espace annulaire E3 dans lequel débouchent les extrémités radialement internes des ouvertures 37 et les extrémités radialement externes des orifices 35. L’espace E3 est destiné à être en fonctionnement à une pression P2. Cet espace E3 est délimité axialement, à l’amont, par une première léchette annulaire 39a qui est solidaire de la partie 8a et coopère à étanchéité par effet labyrinthe avec la partie 3a, et à l’aval, une seconde léchette annulaire 39b qui est solidaire de la partie 8a et coopère à étanchéité par effet labyrinthe avec la partie 3a. Les sommets des léchettes 39a, 39b peuvent coopérer avec des revêtements annulaires abradables 3ab prévus sur la partie 3a. La flèche F3 désigne l’écoulement d’air huilé à travers la léchette 39b, entre l’enceinte E1 et l’espace E3, et la flèche F4 désigne l’écoulement d’air à travers la léchette 39a, depuis la cavité R jusqu’à l’espace E3.

Les figures 5 à 7 représentent des modes de réalisation plus concrets du dispositif selon l’invention dans lesquels les éléments déjà décrits dans ce qui précède sont désignés par les mêmes chiffres de référence. Les figures 5 et 6 illustrent un premier mode de réalisation du dispositif dans le cas de son intégration dans une turbomachine à réducteur planétaire pour lequel les arbres 3, 8 sont co-rotatifs. La figure 7 illustre un second mode de réalisation du dispositif dans le cas de son intégration dans une turbomachine à réducteur épicycloïdal pour lequel les arbres 3, 8 sont contra-rotatifs. Ces figures permettent de voir que les ouvertures 37 de l’arbre 3 définissent avantageusement entre elles des aubages 39 entraînant l’écoulement centrifuge de l’air huilé et de l’huile, en fonction du type de réducteur. Les aubages 39 de la figure 6 ont ainsi une orientation opposée à celle de la figure 7. Ils présentent chacun un intrados et un extrados qui sont reliés par un bord d’attaque radialement interne et par un bord de fuite radialement externe.

Selon l’invention, les ouvertures 37 confèrent une fonction d’écope à l’arbre 3 qui permet de créer une dépression dans l’espace E3. Le dispositif fonctionne comme une pompe qui a pour but de compenser la perte de pression de l’air qui passe à travers les léchettes 39a, 39b, pour permettre la réintroduction au moins partielle du débit de fuite dans l’enceinte E1.

En complément de l’effet de centrifugation du fluide, l’écope fonctionne grâce au différentiel de vitesse tangentielle entre les aubages 39 et l’air dans l’espace E3. L’air dans cet espace E3 est au contact des arbres 3, 8 qui sont à des vitesses différentes, si bien que sa vitesse tangentielle est intermédiaire entre les vitesses périphériques des deux arbres. Si la différence de vitesse tangentielle avec l’arbre 3 n’est pas suffisante (en particulier dans le cas d’arbres co-rotatifs), des lunules 41 de mise en rotation de l’air dans l’espace E3 peuvent être prévues sur la surface annulaire externe 8aa de la partie 8a de l’arbre 8. Ces lunules 41 s’étendent axialement sur toute la longueur de l’espace E3, entre les léchettes 39a, 39b. Elles peuvent être formées par des nervures ou rainures s’étendant entre les léchettes 39a, 39b. Dans l’exemple représenté, elles s’étendent plus exactement entre les léchettes et un bossage annulaire 43 en saillie sur la surface 8aa, dans lesquels sont formés les orifices 35.

Les lunules 43 permettent d’amener la vitesse tangentielle de l’air huilé dans l’espace E3 proche de la vitesse périphérique de l’arbre 8, et ce afin d’éloigner la vitesse tangentielle de l’air dans l’espace E3 de la vitesse tangentielle de la pompe, c'est-à-dire de l’arbre 3. Cet aménagement permet de faire fonctionner la pompe plus efficacement (réduction de l’encombrement ou augmentation du différentiel de pression).

Les aubages 39 sont donc configurées pour permettre la recompression du fluide. Ces aubages 39 ont un calage adapté à la direction incidente de l’air. Ce calage varie selon les sens et les vitesses de rotation des arbres 3, 8. Un homme du métier sera à même de déterminer les caractéristiques de ces aubages en fonction des propriétés et performances recherchées.

En fonctionnement, la pression P1 dans l’enceinte E1 est inférieure à la pression P2 dans l’espace E3 qui est inférieure à la pression P3 dans le logement L, et la pression P4 dans la cavité R est inférieure à la pression P2. L’espace E3 est ainsi dépressurisé et de l’air qui est contenu dans la cavité R et dans l’enceinte E1, qui sont à une pression supérieure, pénètre par les léchettes d’étanchéité 39a, 39b comme illustré par les flèches F3 et F4. L’air huilé contenu dans l’enceinte E1 fuit ainsi à travers la léchette aval 39b par effet de pression vers l’espace axial E3. De plus, l’étanchéité de cette léchette 39b n’est pas parfaite, ce qui peut résulter en un débit d’air à traiter important. L’écope 37 installée sur l’arbre 3 permet de réinjecter la majeure partie de cet air dans l’enceinte E1 via l’augmentation de sa pression (flèche F2). L’air réinjecté est ainsi représsurisé. L’air huilé contenu dans l’espace E3 est mis en mouvement et l’huile a tendance à se séparer de l’air par centrifugation. La centrifugation de l’air huilé par sa mise en rotation permet de diriger la majeure partie de l’huile vers l’écope. L’huile s’accumule alors sur la surface annulaire radialement interne 3aa de la partie 3a qui a avantageusement une forme adaptée pour faciliter l’écoulement de cette huile jusqu’aux ouvertures 37. Dans l’exemple représenté, la surface 3aa est biconique et le plan de jonction des grandes bases des deux cônes délimite le plus grand diamètre interne de la partie 3a. Ce plus grand diamètre est ici situé dans le plan P dans lequel sont situées les ouvertures 37. L’huile 31 peut alors s’écouler de la surface 3aa jusque dans les ouvertures 37 du fait des forces centrifuges. L’air toujours chargé d’huile, plus lourd que l’air déshuilé, passe également à travers les ouvertures 37 et est alors représsurisé lors de son entrée dans l’enceinte E1. L’air déshuilé a lui tendance à rejoindre le logement L qui est à une pression P3 inférieure à celle P2 dans l’espace axial E3. Cette condition de pression peut être facilitée par le recourt à une trompe à jet 38 dans le logement L. La trompe à jet 38 est préférentiellement située en aval du tube de dégazage au niveau du carter d’échappement. L’air est aspiré dans les orifices 35 qui peuvent chacun recevoir un tube de déshuilage comme illustré aux figures 5 à 7. L’air déshuilé est alors évacué par le tube de dégazage 20 décrit dans ce qui précède. L’air non huilé de la cavité R pénètre dans l’espace E3 à travers la léchette amont 39a et refoule l’huile afin d’éviter toute fuite hors de l’enceinte E1 (flèche F4). Cet air de pressurisation n’a pas forcément besoin d’être de pression supérieure à celle de l’enceinte E1 (on peut avoir P4 = P1 = Pamb (pression ambiante) >P2) si bien que l’impact de la fuite sur la performance est faible, même en cas de fort désalignement. La fuite dont il est fait mention ici est la fuite de pressurisation de l’enceinte E1 globalement. Chaque étanchéité de l’enceinte est pressurisée en entretenant un filet d’air de pressurisation entrant. Si la mise à l’air de l’enceinte est trop importante, il pourrait être nécessaire d’apporter un fort débit d’air de pressurisation en face de chaque étanchéité, ce qui peut nuire au rendement de la turbomachine, car cet air est en général prélevé sur un compresseur de la turbomachine. Cette étanchéité ou ce déshuilage fonctionne même en cas de faible différence de pression entre E1, R, E3 et L car une différence de pression est entretenue grâce aux ouvertures 37 et une recirculation a lieu si trop d’air arrive de l’enceinte, c'est-à-dire si l’étanchéité des léchettes 39b entre E1 et E3 laisse passer trop d’air.

Dans une variante non représentée, le nombre de léchettes 39a, 39b pourrait être augmenté pour régler les débits de fuite vers un optimum. D’autres types d’étanchéité (joints asservis, étanchéité fluide) peuvent être envisagés si de meilleures performances sont nécessaires.

La description qui suit, en référence aux figures 8 et suivantes, permet d’apprécier les caractéristiques des autres tronçons du tube de dégazage 20 évoqué dans ce qui précède.

Le tronçon amont 20a porte la cloison 23 précitée (figure 4). Cette cloison peut être située à une extrémité amont du tronçon 20a, son extrémité aval étant reliée de manière étanche à l’extrémité amont du tronçon intermédiaire 20b.

Le tronçon intermédiaire 20b est configuré pour être solidarisé à l’arbre de turbine BP 4 et comprend des moyens d’étanchéité 40 destinés à coopérer avec l’arbre de turbine BP (figures 8 et 9a). Le tronçon 20b comprend à son extrémité amont une gorge annulaire débouchant radialement vers l’extérieur et dans laquelle est logé un joint torique formant les moyens d’étanchéité 40. L’extrémité amont du tronçon 20a comprend en outre des moyens 42 de solidarisation en rotation ainsi qu’en translation destinés à coopérer avec l’arbre de turbine BP 4. Ces moyens 42 comprennent ici un rebord annulaire radialement externe dont la périphérie externe est crénelé et définit des dents de crabot engagées axialement dans une denture de forme complémentaire d’une extrémité amont de l’arbre de turbine BP. Un écrou 44 et un anneau de verrouillage 46 peuvent être montés sur cette extrémité de l’arbre de turbine BP pour compléter l’ensemble et éviter un démontage involontaire des tronçons 20a, 20b. L’extrémité aval du tronçon 20b est engagée axialement dans l’extrémité amont du tronçon 20c et comprend à sa périphérie des moyens d’étanchéité 50 destinés à coopérer avec ce tronçon 20c (figures 8 et 9b). Ces moyens d’étanchéité 50 sont ici formés par un joint torique logé dans une gorge annulaire débouchant radialement vers l’extérieur de l’extrémité aval du tronçon 20b.

Enfin, le tronçon aval 20c est configuré pour être solidarisé à l’arbre de turbine BP 4 et comprend également des moyens d’étanchéité 52 destinés à coopérer avec l’arbre de turbine BP ou un élément tubulaire 53 monté dans le prolongement axial aval de cet arbre (figures 10 et 11). Les moyens d’étanchéité 52 sont ici du type à labyrinthe et comprennent des léchettes annulaires externes formées en saillie sur l’extrémité aval du tronçon 20c ou sur l’élément tubulaire entourant ce tronçon, cet élément tubulaire pouvant faire partie d’un carter d’échappement de la turbomachine.

Le tronçon aval 20c peut être monté par l’arrière du moteur. Le tronçon aval 20c, selon sa longueur, peut comprendre un ou plusieurs moyens d’appui radial sur la surface interne de l’arbre de turbine BP 4. Ces moyens d’appui comprennent des collerettes annulaires externes 54 s’étendant radialement vers l’extérieur depuis le tronçon 20c et prenant appui par leur périphérie, éventuellement par un joint d’étanchéité ou amortisseur, sur la surface interne de l’arbre de turbine BP 4.

Le tronçon aval 20c est fixé par son extrémité aval à l’arbre de turbine BP 4. Dans l’exemple représenté, il porte à son extrémité aval une paroi tubulaire 56 qui s’étend à l’intérieur de l’arbre de turbine BP 4, à faible distance radiale de celle-ci. Cette paroi 56 comprend des moyens 58 de solidarisation en rotation ainsi qu’en translation destinés à coopérer avec l’arbre de turbine BP. Ces moyens 58 comprennent ici un rebord annulaire radialement externe dont la périphérie externe est crénelée et définie des dents de crabot engagées axialement dans une denture de forme complémentaire d’une extrémité aval de l’arbre de turbine BP. Un écrou 60 et un anneau de verrouillage 62 peuvent être montés sur cette extrémité de l’arbre de turbine BP pour compléter l’ensemble et éviter un démontage involontaire du tronçon 20c.

En fonctionnement, de l’air déshuilé pénètre dans le logement L à travers le dispositif de déshuilage de l’enceinte amont E1 puis continue son chemin de l’amont vers l’aval dans les différents tronçons du tube 20 pour être éjecté à l’atmosphère à l’extrémité aval de la turbomachine.

Les figures 12 et 13 représentent des variantes de réalisation du dispositif selon l’invention. La description qui précède, faite en relation avec les figures 5 et 6, est applicable, les modes de réalisation représentés dans les figures 12 et 13 étant différents par l’orientation des aubages 39.

Dans le cas des figures 6 et 7, les aubages ont leurs extrémités radialement internes qui ont une orientation sensiblement radiale et leurs extrémités radialement externes qui sont inclinées et globalement orientées selon des tangentes à une circonférence centrée sur l’axe du dispositif. La direction tangentielle est déterminée notamment en fonction de la différence de vitesses entre les arbres 3, 8. C’est le contraire dans les modes de réalisation des figures 12 et 13. Les aubages ont leurs extrémités radialement externes qui ont une orientation sensiblement radiale et leurs extrémités radialement internes qui sont inclinées et globalement orientées selon des tangentes à une circonférence centrée sur l’axe du dispositif. La direction tangentielle est déterminée notamment en fonction de la différence de vitesses entre les arbres 3, 8. Les modes de réalisation des figures 12 et 13 sont préférés dans le cadre de la présente invention.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif de déshuilage d’une enceinte de lubrification de turbomachine d’aéronef, en particulier à réducteur, caractérisé en ce qu’il comprend deux arbres (3, 8) coaxiaux délimitant en partie une enceinte de lubrification (E1), lesdits arbres étant engagés partiellement l’un dans l’autre et étant configurés pour tourner à des vitesses différentes, un premier (3) desdits arbres comportant une partie d’extrémité annulaire externe (3a) comportant une rangée annulaires d’ouvertures radiales (37) traversantes configurée pour forcer le passage centrifuge d’air et d’huile à travers elles, un second (8) desdits arbres comportant une partie d’extrémité annulaire interne (8a) engagée dans ladite partie d’extrémité annulaire externe et comportant une rangée annulaire d’orifices radiaux (35) traversants configuré pour former un déshuileur et forcer le passage centripète d’air à travers eux, et des moyens annulaires d’étanchéité (39a, 39b) situés radialement entre lesdites parties d’extrémité annulaires interne et externe, de part et d’autre desdites ouvertures et desdits orifices et aptes à autoriser le passage axial d’air dans l’espace axial (E3) s’étendant entre lesdits moyens annulaires et dans lequel débouchent lesdites ouvertures et lesdits orifices.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdites ouvertures (37) définissent entre elles des aubages (39) aptes à forcer une circulation d’air dudit espace (E3) vers ladite enceinte (E1).
3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lesdites ouvertures (37) débouchent sur une surface cylindrique interne (3aa) de plus grand diamètre de ladite partie d’extrémité annulaire externe (3a).
4. 4. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel lesdits orifices (35) sont formés dans un bossage annulaire (43) en saillie sur une surface cylindrique externe (8aa) de ladite partie d’extrémité annulaire interne (8a).
5. 5. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens d’étanchéité comprennent au moins une léchette annulaire (39a, 39b) disposée de chaque côté dudit espace (E3).
6. 6. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une rangée annulaire de rainures ou nervures axiales s’étend entre lesdits moyens d’étanchéité.
7. 7. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite partie d’extrémité annulaire interne (8a) définit un logement radialement interne (L) qui est fermé axialement de manière étanche par une cloison (23) au niveau d’une extrémité libre de cette partie.
8. 8. Turbomachine d’aéronef, en particulier à réducteur, comportant au moins une enceinte de lubrification (E1) qui est délimitée en partie par un dispositif selon l’une des revendications précédentes.
9. 9. Turbomachine selon la revendication 8, dans laquelle un réducteur (7), planétaire ou épicycloïdal, est situé dans ladite enceinte (E1), lesdits premier et second arbres (3, 8) dudit dispositif formant respectivement des arbres de sortie et d’entrée du réducteur.
10. 10. Procédé de déshuilage d’une enceinte de lubrification de turbomachine d’aéronef, au moyen d’un dispositif selon la revendication 7, dans lequel : - lesdites portions d’extrémité annulaires interne et externe (3a, 8a) délimitent intérieurement une enceinte (E1) de lubrification de paliers à une pression P1, - ledit espace (E3) est à une pression P2, - ladite cloison (23) sépare de manière étanche ledit logement (L) à une pression P3 d’une cavité (R) à une pression P4, dans lequel P1 est supérieure à P2 qui est supérieure à P3, et dans lequel P4 est supérieure à P2, de façon à ce que : - un mélange d’air et d’huile passe à travers lesdites ouvertures (37), depuis ledit espace jusqu’à ladite enceinte, - de l’air et/ou de l’huile passe axialement à travers lesdits moyens d’étanchéité (39a, 39b), depuis ladite cavité et/ou ladite enceinte, jusqu’audit espace, et - un mélange d’air déshuilé passe à travers lesdits orifices (35), depuis ledit espace jusqu’audit logement.