FR3075875A1

FR3075875A1 - Circuit d'huile pour turbomachine a boucle d'huile auxiliaire

Info

Publication number: FR3075875A1
Application number: FR1763061A
Authority: FR
Inventors: Rene Morreale Serge; Roger Gaston Caty Fabien
Original assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-06-28
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: FR3075875B1

Abstract

L'invention concerne un circuit d'huile (80) pour une turbomachine comportant au moins un moteur (13) à turbine à gaz entraînant une soufflante (12) par l'intermédiaire d'un réducteur (32), ledit circuit d'huile (80) comportant une boucle principale d'huile (82) comportant un unique réservoir d'huile (84), caractérisé en ce qu'il comporte une boucle auxiliaire d'huile (92) alimentant en circuit fermé ladite enceinte d'huile (66) du réducteur, et comportant l'unique réservoir d'huile (84), au moins une pompe auxiliaire électrique d'alimentation en huile (94) et une pompe auxiliaire électrique de récupération (96) d'huile, lesdites pompes auxiliaire électrique d'alimentation en huile (94) et auxiliaire électrique de récupération d'huile (96) étant configurées pour être activées dès lors qu'une pression d'huile chute dans la boucle principale d'huile (82).

Description

Circuit d'huile pour turbomachine à boucle d'huile auxiliaire L'invention se rapporte à un circuit d'huile pour une turbomachine à double flux d'aéronef. L’invention se rapporte plus particulièrement à un circuit d'huile pour une turbomachine à double flux d'aéronef comportant au moins un moteur à turbine à gaz entraînant une soufflante par l'intermédiaire d'un réducteur.

Un circuit d'huile d’alimentation comporte de manière connue une boucle principale d’huile comportant un réservoir d'huile principal alimentant en circuit fermé une unique enceinte d'huile du réducteur et des enceintes d'huile dudit moteur à turbine à gaz, au moins une pompe principale d'alimentation, au moins un échangeur air/huile et au moins une pompe principale de récupération d’huile.

Une panne du circuit d’huile d’alimentation principale d’une telle turbomachine peut être causée par un arrêt ou un défaut de la pompe principale. Lors d’une telle panne le réducteur qui est toujours entraîné en rotation par la soufflante, n’est plus lubrifié ce qui peut le détériorer et provoquer un blocage du réducteur. On cherche à éviter le blocage de réducteur et de la soufflante qui rendrait l’aéronef difficile à contrôler. Cette panne affectant la turbomachine lors de son utilisation provoque l’émission d’une alerte de baisse de pression de lubrification à l’attention du pilote de l’aéronef. La réception de cette alerte implique généralement que le pilote décide de commander rapidement l’arrêt de la turbomachine afin d’éviter sa détérioration du fait de l’absence de lubrification. Cette procédure d'arrêt est connue sous les initiales de IFSD (acronyme anglo-saxon de "In Flight Shut Down").

Or, il est nécessaire que le réducteur soit toujours alimenté en huile lorsque la soufflante tourne pour éviter qu’il ne se détériore, que cette rotation s’effectue en vol sous l’effet de l’avancée de l’aéronef dans une phase de fonctionnement en vol communément appelée " windmilling vol ", ou encore au sol lorsque l’aéronef est soumis à un vent avant ou à un vent arrière dans une phase de fonctionnement au sol communément appelée " windmilling sol ".

Etat de la technique antérieure

Les solutions développées jusqu’à présent ont toutes consisté à proposer une lubrification alternative du réducteur, c’est-à-dire un approvisionnement en huile du réducteur par un système de pompage additionnel indépendant du circuit d’alimentation principal de la turbomachine, et par l’addition d’un réservoir huile additionnelle, ce qui pose des problèmes d’encombrement et augmente la masse de la turbomachine. Généralement, un tel système de pompage comporte une pompe mécanique additionnelle qui est entraînée par le réducteur de la soufflante de manière à permettre l'entraînement de cette pompe additionnelle indépendamment du fonctionnement de la turbomachine. Une telle solution est prévue pour tous les cas de rotation de la soufflante, y compris ceux où la soufflante est entraînée par un vent arrière, et tourne donc en sens inverse de son sens de fonctionnement normal. Aussi cette solution comporte-t-elle un mécanisme d'inversion permettant d'entrainer la pompe dans le même sens, quel que soit le sens de rotation de la soufflante.

Cette solution est fonctionnelle, mais particulièrement encombrante et pesante, notamment du fait de la présence du mécanisme d'inversion et du réservoir d'huile additionnel.

Exposé de l'invention L'invention a donc pour but de proposer un circuit d'huile comportant un moyen de pompage alternatif de l'huile contenue dans le réservoir d'huile principal, léger et apte à assurer la lubrification du réducteur en cas de défaillance de la boucle d'huile principale.

Dans ce but, l'invention propose un circuit d'huile pour une turbomachine à double flux d'aéronef comportant au moins un moteur à turbine à gaz entraînant une soufflante par l'intermédiaire d'un réducteur, ledit circuit d’huile comportant une boucle principale d’huile comportant un unique réservoir d'huile alimentant en circuit fermé une unique enceinte d'huile du réducteur et des enceintes d'huile dudit moteur à turbine à gaz, au moins une pompe principale d'alimentation, au moins un échangeur air/huile et au moins une pompe principale de récupération d’huile, caractérisé en ce qu'il comporte une boucle auxiliaire d'huile alimentant en circuit fermé ladite enceinte d'huile du réducteur, et comportant l’unique réservoir d'huile, au moins une pompe auxiliaire électrique d'alimentation en huile et une pompe auxiliaire électrique de récupération d’huile, lesdites pompes auxiliaire électrique d'alimentation en huile et auxiliaire électrique de récupération d’huile étant configurées pour être activées dès lors qu’une pression d’huile chute dans la boucle principale d’huile.

Selon d'autres caractéristiques du circuit d'huile: - une unique pompe principale d'alimentation en huile et des échangeurs de la boucle d’huile principale sont placés, selon un sens de circulation de l'huile, en aval dudit réservoir dans une première branche commune de la boucle d’huile principale en amont d’une deuxième branche contenant l’enceinte d'huile du réducteur et d’une troisième branche contenant les enceintes d'huile du moteur à turbine à gaz, et deux pompes principales de récupération d'huile sont placées, selon le sens de circulation de l'huile, respectivement dans la deuxième branche en aval de l’enceinte d'huile du réducteur et dans la troisième branche en aval des enceintes d'huile dudit moteur à turbine à gaz, les deuxième et troisième branches se rejoignant en amont dudit réservoir en une quatrième branche commune de retour au réservoir, - la première branche commune comporte un capteur de pression qui est configuré pour commander le fonctionnement de la pompe auxiliaire électrique d'alimentation en huile et de la pompe auxiliaire de récupération d'huile dès lors que la pression dans la boucle d’huile principale chute en dessous d’un seuil de pression déterminé, - la pompe auxiliaire électrique d'alimentation en huile est placée, selon un sens de circulation de l’huile, en aval dudit réservoir et en amont de l’enceinte d'huile du réducteur et l’au moins une pompe auxiliaire électrique de récupération d'huile est placée, selon le sens de circulation de l'huile, en aval de l’enceinte d'huile du réducteur et en amont dudit réservoir. L'invention concerne aussi une turbomachine à double flux d'aéronef comportant un moteur à turbine à gaz entraînant une soufflante par l'intermédiaire d'un réducteur, ledit moteur à turbine à gaz comportant un carter interne d'une veine primaire comprenant au moins une enceinte d’huile du réducteur, un carter interne de veine secondaire, et un compartiment logeant des équipements de la turbomachine étant agencé radialement entre ladite veine primaire et ledit carter interne de veine secondaire, la soufflante étant logée dans un carter de soufflante, une veine de flux secondaire étant agencée en aval de la soufflante entre le carter interne de veine secondaire du moteur à turbine à gaz et le carter de soufflante, un premier bras radial traversant la veine de flux primaire et un second bras radial, sensiblement aligné avec le premier bras radial, traversant la veine de flux secondaire, et ladite turbomachine comportant un circuit d’huile du type décrit précédemment.

Cette turbomachine est caractérisée en ce que les pompes principales d'alimentation en huile et de récupération d’huile du circuit sont logées dans le compartiment du moteur à turbine à gaz et communiquent avec l’enceinte d’huile du réducteur au moins par l’intermédiaire du premier bras radial, et en ce que les pompes auxiliaires électriques d'alimentation en huile et de récupération d’huile du circuit sont logées dans le carter de soufflante, et communiquent avec l’enceinte d’huile du réducteur au moins par l’intermédiaire des premier et deuxième bras radiaux. L'unique réservoir d'huile est également logé dans le carter de soufflante.

Selon d'autres caractéristiques de la turbomachine : - le premier bras est creux et communique directement avec l’enceinte d’huile du réducteur, un premier conduit auxiliaire de récupération d'huile, qui débouche dans le premier bras, traversant le compartiment du moteur à turbine à gaz et le reliant au deuxième bras radial, et un premier conduit principal de récupération d'huile, qui débouche dans le premier bras radial, étant logé dans le compartiment du moteur à turbine à gaz et reliant ledit premier bras radial à une des pompes principales de récupération d’huile, - le premier bras radial est un bras vertical inférieur et une cloison radiale de séparation à débordement par gravité, agencée dans le premier bras entre le premier conduit auxiliaire de récupération d'huile et le premier conduit principal de récupération d'huile, sépare le premier bras en deux compartiments communiquant par leurs extrémités supérieures et agencés sensiblement chacun en regard d’un desdits premiers conduits de récupération d'huile, le compartiment du bras radial en regard du premier conduit auxiliaire de récupération d'huile formant, dès lors que la pompe auxiliaire de récupération d'huile est à l’arrêt et qu’il se remplit d’huile, un échangeur thermique/air huile, - un premier conduit commun d’alimentation en huile alimentant l’enceinte d’huile du réducteur traverse le premier bras radial et est relié dans le compartiment du moteur à turbine à gaz à un deuxième conduit principal d’alimentation en huile logé dans le compartiment du moteur à turbine à gaz et à un troisième conduit auxiliaire d’alimentation en huile traversant le deuxième bras radial et logé en partie dans le carter de soufflante, et des clapets anti-retour sont agencés en sorties des deuxième conduit principal d’alimentation en huile et troisième conduit auxiliaire d’alimentation en huile, - un deuxième conduit auxiliaire de récupération d'huile relié au premier conduit auxiliaire de récupération d'huile et traversant le deuxième bras radial, et/ ou le troisième conduit auxiliaire d’alimentation en huile sont conformés en échangeur thermique au sein dudit deuxième bras radial. L'invention concerne enfin un aéronef comportant au moins une turbomachine du type décrit précédemment munie d’un circuit d’huile susmentionné et un générateur de puissance électrique qui peut être entraîné par une autre turbomachine de l’aéronef, caractérisé en ce que les pompes auxiliaires électriques d’alimentation en huile et de récupération d'huile de la turbomachine sont alimentées électriquement par le générateur de puissance électrique.

Brève description des figures : L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une demie-vue en coupe axiale d’une turbomachine selon l’état de la technique ; - la figure 2 est une vue en perspective d'une turbomachine selon l'invention ; - la figure 3 est une vue schématique d'un circuit d'huile selon l’état de la technique ; - la figure 4 est une vue schématique d'un circuit d'huile selon l'invention et en particulier de ses boucles d'huile principale et auxiliaire ; - la figure 5 est une vue schématique du circuit d'huile de la figure 4 lorsque seule sa boucle principale d'huile est en fonctionnement ; - la figure 6 est une vue schématique du circuit d'huile de la figure 4 lorsque seule sa boucle auxiliaire d'huile est en fonctionnement ; - la figure 7 est une vue de détail en coupe axiale d'un premier mode de réalisation de la récupération d'huile de la turbomachine de la figure 2 ; - la figure 8 est une vue de détail en coupe axiale du premier mode de réalisation de la récupération d'huile de la turbomachine de la figure 2 lorsque la boucle principale d'huile est en fonctionnement ; - la figure 9 est une vue de détail en coupe axiale du premier mode de réalisation de la récupération d'huile de la turbomachine de la figure 2 lorsque la boucle auxiliaire d'huile est en fonctionnement ; - la figure 10 est une vue de détail en coupe axiale d'un deuxième mode de réalisation de la récupération d'huile de la turbomachine de la figure 2 ; - la figure 11 est une vue de détail en coupe axiale du deuxième mode de réalisation de la récupération d'huile de la turbomachine de la figure 2 lorsque la boucle principale d'huile est en fonctionnement ; - la figure 12 est une vue de détail en coupe axiale du deuxième mode de réalisation de la récupération d'huile de la turbomachine de la figure 2 lorsque la boucle auxiliaire d'huile est en fonctionnement ; - la figure 13 est une vue de détail en coupe axiale d'un troisième mode de réalisation de la récupération d'huile de la turbomachine de la figure 2 ; - la figure 14 est une vue de détail en coupe axiale de l'alimentation d'huile de la turbomachine de la figure 2 ; - la figure 15 est une vue de détail en coupe axiale de l'alimentation d'huile de la turbomachine de la figure 2 lorsque la boucle principale d'huile est en fonctionnement ; et - la figure 16 est une vue de détail en coupe axiale de l'alimentation d'huile de la turbomachine de la figure 2 lorsque la boucle auxiliaire d'huile est en fonctionnement.

Description détaillée :

Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires.

On a représenté à la figure 1 une turbomachine 10 d’aéronef, qui est ici un turboréacteur à double flux et à double corps. De manière connue, la turbomachine 10 comporte, d'amont en aval selon le sens d’écoulement des flux de gaz F dans la turbomachine, une soufflante 12, accouplée à un moteur à turbine à gaz 13 comportant un compresseur basse pression 14, un compresseur haute pression 16, une chambre annulaire de combustion 18, une turbine haute pression 20 et une turbine basse pression 22.

Les rotors du compresseur haute pression 16 et de la turbine haute pression 20 sont reliés par un arbre haute pression (HP) 21 et forment avec lui un corps haute pression. Les rotors du compresseur basse pression 14 et de la turbine basse pression 22 sont reliés par un arbre basse pression (BP) 24 et forment avec lui un corps basse pression. Les arbres HP et BP 16 s'étendent suivant un axe A longitudinal de la turbomachine 10.

La soufflante 12 comporte des pales 26 qui sont reliées à un arbre de soufflante 28. II est intéressant de faire tourner la soufflante 12 à une vitesse de rotation inférieure à celle de l'arbre BP 16, notamment lorsque celle-ci est de très grande dimension, dans le but de mieux l'adapter aérodynamiquement. A cet effet, l'arbre de soufflante 28 est lié en rotation à l'arbre BP 24 par l'intermédiaire d'un réducteur 32, par exemple du type à train épicycloïdal ou planétaire.

La turbomachine 10 comprend également un carter de soufflante 34 qui s’étend autour des pales 26, et qui définit une veine d’entrée d’air des flux F. Une partie de cet air pénètre dans une veine annulaire interne 38 d'écoulement d’un flux primaire et l’autre partie alimente une veine annulaire externe 40 d’écoulement d’un flux secondaire. Des premiers bras radiaux 35 traversent la veine de flux primaire 38 et des second bras radiaux 36, traversent la veine de flux secondaire 40.

La veine de flux primaire 38 traverse les compresseurs BP 14 et HP 16, la chambre de combustion 18, et les turbines HP 20 et BP 22. La veine externe 40 enveloppe des carters des compresseurs et des turbines et rejoint la veine interne 38 au niveau d'une tuyère 42 de la turbomachine 10.

Les arbres HP 21, BP 24, et 28 de soufflante sont centrés et guidés en rotation autour de l’axe A par des paliers à roulement. Dans le cas d’espèce, l’arbre de soufflante 28 est supporté par un palier amont 42 et un palier aval 44. L’arbre HP 21 est supporté par un palier avant 46 et un palier arrière 48 et le cas échéant un troisième palier (non représenté et qui peut former avec le palier 46 un palier dit "duplex", c'est-à-dire un palier très proche du palier 46), tandis que l’arbre BP 24 est supporté par trois paliers ou, comme cela a été représenté à la figure 1, par quatre paliers 50, 52, 54, et 56. Dans le cas d'un montage à trois paliers, par exemple, le palier 52 qui a été représenté à la figure 1, en particulier, pourrait être absent.

Le palier avant 46 de l'arbre HP 21 est habituellement monté sur l’arbre HP et sur le carter de veine de flux primaire 38 en amont du compresseur HP 16. Le palier arrière 48 de l'arbre HP 21 est quant à lui monté d’une part sur l’arbre HP 21 et d’autre part sur un carter inter-turbine 58, c’est-à-dire sur le carter s’étendant entre le carter logeant la turbine HP 20 et le carter logeant la turbine BP 22.

Le premier palier 50 de l'arbre BP 24 est situé le plus en amont de l’arbre BP 24 et est monté d’une part sur l’arbre BP 24 et d’autre part en aval du réducteur 32 sur un carter d'entrée 60 en amont d'un carter 62 du compresseur BP 14. Le deuxième palier 52 de l'arbre BP 24 est monté d’une part sur l’arbre basse pression 24 et d’autre part sur un carter 62 inter-compresseurs. Les troisième et quatrième paliers 54, 56 de l'arbre BP 24 sont montés sur l’arbre BP 24 et sur un carter d’échappement 64.

La turbomachine de la figure 1 comprend quatre enceintes 66, 68, 70 et 72, à savoir une enceinte 66 logeant les deux paliers de soufflante 42 et 44, le réducteur 32 et le palier basse pression 50, une enceinte 68 logeant le palier basse pression 52 et le palier haute pression avant 46, et une enceinte 70 logeant le palier haute pression arrière 48 et une enceinte 72 logeant les paliers basse pression 54 et 56.

On décrit à présent un circuit d'huile conventionnel 80 de la turbomachine 10, comme représenté à la figure 3.

Dans la suite de la présente description, on désignera par boucle toute portion du circuit d'huile refermée sur elle-même.

De manière connue, le circuit d’huile 80 comporte une boucle principale d’huile 82 comportant un réservoir d'huile 84 alimentant en circuit fermé l'enceinte d'huile 66 du réducteur et les enceintes d'huile 68, 70, 72 dudit moteur à turbine à gaz, au moins une pompe principale 86 d'alimentation en huile, au moins un échangeur air/huile 88 et au moins une pompe principale 90 de récupération d’huile.

De préférence, le circuit 80 comporte au moins une pompe principale de récupération d’huile 90 pour chacune des enceintes 68, 70, 72. Sur la figure 4, par souci de simplification, on a représenté une pompe unique pour chacune des références 68, 70, et 72 mais il sera compris que chaque enceinte 68, 70, 72 comporte au moins une pompe de récupération associée.

La pompe principale 86 d'alimentation en huile et les pompes de récupération d’huile 90 des enceintes 68, 70 et 72 sont entraînées mécaniquement par une boîte d'engrenages 116 elle-même entraînée par un arbre radial 23 qui est accouplé à l'arbre HP 21 et qui a été représenté concrètement à la figure 2 et de manière schématique sur les figures 3 à 6. Comme l'illustrent les figures 3 à 6, l'encadrement en traits discontinus entourant la pompe principale 86 d'alimentation en huile et les pompes principales de récupération d'huile 90, et les reliant à l'arbre HP 21 par l'intermédiaire de l'arbre radial 23, représente la boîte d'engrenages 116.

Dans cette configuration, on comprend que toute interruption de la lubrification de l'enceinte 66 contenant le réducteur 32 du fait de l'arrêt des pompes 86, 90 peut entraîner son grippage et par conséquent sa dégradation.

Pour remédier à cet inconvénient, l'invention propose un circuit d'huile 80 comportant des moyens auxiliaires électriques de lubrification de l'enceinte 66 contenant le réducteur 32.

Comme l'illustre la figure 4, le circuit d’huile 80 comporte une boucle auxiliaire d'huile 92 alimentant en circuit fermé l’enceinte d'huile 66 du réducteur, et comportant le réservoir d'huile 84, qui se trouve être unique et commun à la boucle principale d’huile 82 et à la boucle auxiliaire 92. La boucle auxiliaire d’huile 92 comporte par ailleurs au moins une pompe auxiliaire électrique d'alimentation en huile 94 et une pompe auxiliaire électrique 96 de récupération d’huile, qui sont configurées pour être activées dès lors qu’une pression d’huile chute dans la boucle principale d’huile 82.

De manière non limitative de l’invention, les pompes auxiliaires électriques d’alimentation en huile 94 et de récupération d’huile 96 sont entraînées par un moteur électrique 99 commun à ces deux pompes, afin de minimiser les masses embarquées dans la turbomachine 10. L'encadrement en traits discontinu des figures 4 à 6 entourant les pompes auxiliaires électriques d’alimentation en huile 94 et de récupération d’huile 96, illustre cet entraînement par le moteur électrique 99.

La boucle auxiliaire d’huile 92 ne nécessite qu’une pompe auxiliaire électrique 96 de récupération d’huile, puisqu’elle n’est destinée qu’à lubrifier le réducteur 32 au sein de l’enceinte 66, et non les enceintes 68, 70 et 72 qui, dans l’hypothèse où la boucle auxiliaire d’huile 92 est activée, ne nécessitent pas de lubrification car les organes mécaniques qu’ils contiennent ne sont pas aussi sensibles qu’un réducteur à l'absence de lubrification.

On décrit à présent la circulation de l'huile dans les boucles principale d’huile 82 et auxiliaire d’huile 92. Pour la compréhension de la présente description, on désigne par amont le côté d'une portion du circuit 82 ou 92 ou d'un de ses organes d’où provient l'huile, et par aval le côté d'une portion de circuit ou d'un ses organes vers lequel se dirige l'huile. On désigne par branche du circuit, toute portion ininterrompue du circuit comprise entre deux points de ce circuit où sont reliées trois conduites de ce circuit.

Les boucles principale d’huile 82 et auxiliaire d’huile 92 peuvent être organisées de différentes manières pourvu que ce soient des boucles en circuit fermé. Dans le mode de réalisation préféré de l’invention qui a été représenté sur les figures 4 à 6, une unique pompe principale d'alimentation en huile 86 et des échangeurs 88 de la boucle d’huile principale sont placés, selon un sens de circulation de l'huile correspondant à une circulation d'huile d'amont en aval indiquée par les flèches Ci des figures 4 et 5, en aval du réservoir 84 dans une première branche commune 98 de la boucle d’huile principale et en amont d'une part d’une deuxième branche 100 contenant l’enceinte 66 du réducteur et d'autre part d’une troisième branche 102 contenant les enceintes d'huile 68,70 et 72 du moteur à turbine à gaz.

Les deux pompes principales 90 de récupération d'huile sont placées, selon un sens de circulation de l'huile indiqué par les flèches C2 des figures 4 et 6, respectivement dans la deuxième branche 100 en aval de l’enceinte d'huile 66 du réducteur et dans la troisième branche 102 en aval des enceintes d'huile 68,70 et 72 dudit moteur à turbine à gaz. Les deuxième et troisième branches 100, 102 se rejoignent en amont du réservoir 84 en une quatrième branche 104 commune de retour au réservoir 84.

La configuration de la boucle auxiliaire d’huile 92 est similaire à la boucle principale 82, à cette différence qu’elle exclut les enceintes 68,70.

La pompe auxiliaire électrique d'alimentation en huile 94 est placée, selon le sens C2 de circulation de l’huile indiqué par les flèches de la figure 4, en aval du réservoir unique 84 et en amont de l’enceinte d'huile 66 du réducteur. La pompe auxiliaire électrique de récupération d'huile 96 est placée, selon le sens C2 de circulation de l'huile indiqué par les flèches de la figure 4, en aval de l’enceinte d'huile 66 du réducteur et en amont du réservoir 84.

Pour permettre le basculement de la circulation d’huile entre la boucle principale d’huile 82 et la boucle auxiliaire d’huile 92, un moyen de détection de la pression d’huile est agencé dans la boucle principale d'huile 82. À cet effet, la première branche commune 98 comporte un capteur de pression 106 qui est configuré pour commander le fonctionnement de la pompe auxiliaire électrique d'alimentation en huile et de la pompe auxiliaire de récupération d'huile dès lors que la pression dans la boucle d’huile principale 82 chute en dessous d’un seuil de pression déterminé. Plus particulièrement, comme l’illustre la figure 4, le capteur 106 est relié par une liaison 108 à un dispositif 110 de commande de l’alimentation du moteur électrique commun 99 qui entraîne les pompes auxiliaires 94 et 96. Ce dispositif 110 est par exemple un dispositif simple de type relais.

Dans cette configuration, comme on peut le voir sur la figure 5, lorsque la turbomachine 10 est en fonctionnement l’huile circule uniquement dans la boucle principale d’huile 82, qui a été représentée en traits forts, alors que la boucle auxiliaire d’huile 92, qui a été représentée en traits pointillés est inactive.

Inversement, lorsque la pression d’huile chute dans la boucle principale du 82, le capteur 106 commande, par l’intermédiaire du dispositif 110 l’alimentation électrique du moteur 99 qui entraîne alors les pompes auxiliaires d’huile électriques 94 et 96, qui assurent la circulation d’huile dans la boucle auxiliaire d’huile 92, représentée en traits fort, alors que la circulation d’huile dans la boucle principale d’huile 82, représentée en traits pointillés, est interrompue.

Le circuit d’huile 80 tire également avantageusement parti de la conformation d’une turbomachine 10 à double flux tel qu’elle a été représentée à la figure 2.

Pour l’essentiel, comme l’illustre la figure 2, la turbomachine 10 selon l’invention reprend la configuration de la turbomachine conforme à l’état de la technique décrit précédemment en référence à la figure 1. Les premiers bras radiaux 35 qui traversent la veine de flux primaire 38 sont alignés avec les seconds bras radiaux 36, qui traversent la veine de flux secondaire 40.

Le moteur à turbine à gaz 13 comporte un carter interne 112 de veine primaire, qui comprend les enceintes d’huile 66, 68, 70, 72 et un carter interne 114 de veine secondaire entre lesquels sont agencés la veine de flux primaire 38 et un compartiment 115 logeant des équipements de la turbomachine, et en particulier ceux dédiés à la lubrification. La veine de flux secondaire 40 est agencée entre le carter interne 114 de veine secondaire et le carter de soufflante 34.

De manière connue, les pompes principales d'alimentation en huile 86 et de récupération d’huile 90 sont logées dans le compartiment 115 du moteur à turbine à gaz 13. Les pompes principales d’alimentation en huile 86 et de récupération d’huile 90 sont entraînées par l’intermédiaire de la boîte d’engrenages 116 qui est reliée à l'arbre HP 21 via l'arbre radial 23, et qui est elle aussi logée dans le compartiment 115.

Comme l’illustrent les figures 7 à 16, les pompes 86, 90 communiquent notamment avec l’enceinte d’huile 66 du réducteur au moins par l’intermédiaire du premier bras radial 35. Comme on va le voir, ce premier bras radial 35 est utilisé tant pour la récupération de l’huile après son passage dans le réducteur 32 pour l’alimentation du réducteur 32 avec cette huile. II sera compris que cette configuration n'est pas limitative de l'invention et que la turbomachine peut comporter plusieurs bras radiaux 35 utilisés de la même manière ou, en variante, au moins un premier bras utilisé pour l’alimentation et au moins un autre premier bras utilisé pour la récupération.

Conformément à l’invention, les pompes auxiliaires électriques d'alimentation en huile 94 et de récupération d’huile 96 sont logées dans le carter de soufflante 34, et communiquent avec l’enceinte d’huile 66 du réducteur au moins par l’intermédiaire des premier et deuxième bras radiaux 35, et 36. Comme on l’a vu, les pompes auxiliaires électriques d’alimentation en huile 94 et de récupération du 96 pourraient être des pompes électriques indépendantes comportant chacune leur propre moteur électrique. Toutefois comme on l’a vu en référence aux figures 4 à 6, ces pompes auxiliaires électriques d'alimentation en huile 94 et de récupération d’huile 96 sont motorisées par un unique moteur 99 qui est lui aussi logé dans le carter de soufflante 34. L’unique réservoir d’huile 84 est également logé dans le carter de soufflante 34, ce qui permet de garantir son accessibilité et de faciliter le remplissage de ce réservoir.

Comme l’illustre plus en détail la figure 7, selon un premier mode de réalisation du premier bras 35, pour permettre la communication de l’enceinte d’huile 66 du réducteur avec les pompes auxiliaires électriques d'alimentation en huile 94 et de récupération d’huile 96, le premier bras 35 est entièrement creux. II communique directement avec l’enceinte d’huile 66 du réducteur, de sorte que l'huile contenue dans l’enceinte 66 peut s’écouler directement à l’intérieur du bras 35, comme représenté par les flèches C des figures 7 et 8. S’agissant de la récupération de l’huile provenant du réducteur 32, un premier conduit auxiliaire de récupération 118, qui débouche dans le premier bras 35, traverse le compartiment 115 du moteur à turbine à gaz et le relie au deuxième bras radial 36. Le deuxième bras radial 36 peut, selon un premier mode de réalisation être également creux, ou, selon un deuxième mode de réalisation, comporter un conduit interne (non représenté sur la figure 7) communiquant avec le premier conduit auxiliaire de récupération d'huile 118.

Un premier conduit principal de récupération d'huile 120, qui débouche également dans le premier bras radial 35, est logé dans le compartiment 115 du moteur à turbine à gaz et le relie à une des pompes principales 90 de récupération d’huile.

Pour permettre une récupération aisée de l’huile ruisselant dans l’enceinte 66, le premier bras radial 35 est un bras vertical inférieur, ce qui permet de récupérer l'huile par gravité.

Il sera compris que cette configuration n'est pas limitative de l'invention et que la turbomachine peut comporter plusieurs bras radiaux 35 inférieurs permettant de récupérer l'huile par gravité.

De préférence, selon un premier mode de réalisation du bras 35, celui-ci comporte une ouverture 37 qui est abouchée à l'enceinte de réducteur 66 et dont la dimension axiale est maximale entre les paliers 44 et 50 afin de permettre une récupération optimale de l'huile. Cet encombrement maximal selon la dimension axiale permet de répartir l'huile dans le bras 35 et d'assurer un refroidissement efficace de celle-ci sous l'effet de l'air circulant dans la veine de flux primaire 38.

La figure 8 illustre la récupération de l’huile lorsque la boucle 82 d’alimentation principale est en fonctionnement et la boucle d’alimentation auxiliaire 92 est inactive. En effet, dans cette configuration, le moteur fonctionne normalement et le corps haute pression 21 entraîne donc la pompe principale 86 et les pompes de récupération 90 situées dans le compartiment 115 avec un débit suffisant. En ce cas les pompes électriques auxiliaires 94 et 96 ne sont pas activées.

Dans cette configuration, l’huile H stagne dans le premier bras 35 jusqu’à être évacuée par le premier conduit principal de récupération d'huile 120 tandis qu’elle ne circule pas dans le premier conduit auxiliaire de récupération d'huile 118.

Inversement, la figure 9 illustre la récupération d'huile lorsque la boucle d’alimentation auxiliaire 92 est en fonctionnement et lorsque la boucle 82 d’alimentation principale est inactive. Ceci correspond à une configuration selon laquelle la turbomachine est arrêtée et par conséquent selon laquelle le corps haute pression 21 n'entraine pas la pompe principale 86 et les pompes de récupération 90 situées dans le compartiment 115 avec un débit suffisant. En ce cas les pompes électriques auxiliaires 94 et 96 sont activées et assurent la lubrification de l'enceinte 66 du réducteur.

Dans cette configuration, l’huile H est évacuée presque immédiatement par le premier conduit auxiliaire de récupération d'huile 118, tandis qu’elle ne circule pas dans le premier conduit principal de récupération d'huile 120, la turbomachine 10 étant à l’arrêt.

Comme l’illustre plus en détail la figure 10, qui illustre un deuxième mode de réalisation du premier bras 35, celui-ci est creux comme précédemment. Le bras 35 comporte également une ouverture 37 qui est abouchée à l'enceinte de réducteur 66 et dont la dimension axiale est maximale entre les paliers 44 et 50 afin de permettre une récupération optimale de l'huile. Cet encombrement maximal selon la dimension axiale permet de répartir l'huile dans le bras 35 et d'assurer un refroidissement efficace de celle-ci sous l'effet de l'air circulant dans la veine de flux primaire 38.

Toutefois, dans ce mode de réalisation, le bras 35 comporte une cloison radiale 122 de séparation à débordement par gravité, agencée dans le premier bras 35 entre le premier conduit auxiliaire de récupération d'huile 118 et le premier conduit principal de récupération d'huile 120. Cette cloison 122 sépare le premier bras 35 en deux compartiments 124 et 126 communiquant par leurs extrémités supérieures et agencés sensiblement chacun en regard d’un desdits premiers conduits de récupération d'huile 118 et 120. Avec cette configuration, le compartiment 124 du bras radial 35 en regard du premier conduit auxiliaire 118 de récupération d'huile forme, dès lors que la pompe auxiliaire de récupération d'huile est à l’arrêt et qu’il se remplit d’huile H, un échangeur thermique/air huile car le bras 35 est baigné dans le flux d'air F traversant la veine de flux primaire 38.

La figure 11 illustre la récupération de l’huile lorsque la boucle 82 d’alimentation principale est en fonctionnement et la boucle d’alimentation auxiliaire 92 est inactive. Dans cette configuration, l’huile H stagne d'abord dans le compartiment 124 du premier bras 35 puis déborde dans le compartiment 126 jusqu’à être évacuée par le premier conduit principal de récupération 120, tandis qu’elle ne circule pas dans le premier conduit auxiliaire de récupération d'huile 118. L'huile H contenue dans le compartiment 124 est refroidie par le flux d'air F traversant la veine de flux primaire 38.

Inversement, la figure 12 illustre la récupération de l'huile lorsque la boucle d’alimentation auxiliaire 92 est en fonctionnement et la boucle 82 d’alimentation principale est inactive. Dans cette configuration, l’huile H est évacuée presque immédiatement par le premier conduit auxiliaire de récupération d'huile 118, tandis qu’elle ne circule pas dans le premier conduit principal de récupération d'huile 120, la turbomachine 10 étant à l’arrêt. Il n'est dans ce cas pas nécessaire de refroidir l'huile H car la soufflante tournant à régime réduit ne provoque qu'une production réduite de calories dans le réducteur 32.

Comme l’illustre plus en détail la figure 13, selon le deuxième mode de réalisation du deuxième bras radial 36, celui-ci comporte un deuxième conduit auxiliaire de récupération d'huile 128 qui est relié au premier conduit auxiliaire de récupération d'huile 118 et qui traverse le deuxième bras radial 36. Ce deuxième conduit auxiliaire de récupération d'huile 128 peut avantageusement être conformé en échangeur thermique et permettre le refroidissement de l'huile avant acheminement vers la pompe auxiliaire de récupération. II convient de noter que tout type d'échangeur peut être utilisé pour conformer le deuxième conduit auxiliaire de récupération d'huile 128. II peut s'agir d'un serpentin comme représenté schématiquement sur la figure 13, mais aussi d'un réseau de tubes, d'un labyrinthe, d'une série de chicanes, ou tout autre type d'échangeur.

Bien entendu, ce mode de réalisation du deuxième bras radial 36 peut avantageusement être combiné avec les premier et deuxième modes de réalisation du premier bras radial 35 précédemment décrits. S'agissant de l'alimentation en huile de l'enceinte 66, comme l'illustrent les figures 14 à 16, un premier conduit commun d’alimentation en huile 130 alimentant l’enceinte d’huile du réducteur traverse le premier bras radial et est relié dans le compartiment 115 du moteur à turbine à gaz à un deuxième conduit principal d’alimentation en huile 132 logé dans le compartiment 115 du moteur à turbine à gaz et à un troisième conduit auxiliaire 134 d’alimentation en huile traversant le deuxième bras radial 36 et logé en partie dans le carter de soufflante 34. Le premier conduit commun d’alimentation en huile 130 débouche directement tournant du réducteur 32, par exemple son porte-satellite ou son planétaire. Cet élément tournant alimente en huile projetée par la force centrifuge les éléments du réducteur 32. En variante, le premier conduit commun d’alimentation en huile 130 pourrait être raccordé à son extrémité à des gicleurs débouchant dans un anneau de transfert d'huile fermé circonvenant le réducteur 32, permettant d'asperger le réducteur au plus près.

Le deuxième conduit principal d’alimentation en huile 132 et le troisième conduit auxiliaire d’alimentation en huile 134 sont susceptibles d'alimenter tour à tour un premier conduit commun d’alimentation en huile 130. A cet effet, des clapets anti-retour 136 et 138 sont agencés respectivement en sorties des deuxième conduit principal d’alimentation en huile 132 et troisième conduit auxiliaire d’alimentation en huile 134.

La figure 15 illustre l'alimentation en huile par le deuxième conduit principal d’alimentation en huile 132 lorsque la turbomachine fonctionne et que la boucle d'alimentation principale en huile est en fonctionnement. Dans ce cas de figure, la pression d'huile dans la boucle d'alimentation principale générée par la pompe principale d'alimentation 86 provoque l'ouverture du clapet anti-retour 136, tandis que le clapet anti-retour 136 reste fermé du fait de l'absence de pression dans la boucle d'alimentation auxiliaire.

Inversement, la figure 16 illustre l'alimentation en huile par le troisième conduit auxiliaire d’alimentation en huile 134 lorsque la turbomachine ne fonctionne pas. Dans ce cas, la pompe principale d'alimentation 86, n'étant plus entraînée, est à l'arrêt et le capteur 106 a déclenché la mise en marche du moteur 99 entraînant la pompe auxiliaire d'alimentation 94. La boucle d'alimentation auxiliaire en huile est alors en fonctionnement. Dans ce cas de figure, la montée en pression de la boucle auxiliaire d'alimentation en huile provoque l'ouverture du clapet anti-retour 138, tandis que le clapet anti-retour 136 reste fermé du fait de l'absence de pression dans la boucle d'alimentation principale du fait de l'arrêt de la turbomachine. II convient de noter que, similairement au deuxième mode de réalisation du deuxième bras radial 36, le troisième conduit auxiliaire d’alimentation en huile 134 pourrait être conformé en échangeur thermique au sein dudit deuxième bras radial, le refroidissement de l'huile n'étant alors pas réalisé à la récupération de l'huile mais lors de son alimentation.

Le circuit d'huile selon l'invention peut avantageusement tirer parti d'une implantation dans un aéronef comportant deux turbomachines préférentiellement identiques. Dans ce cas, les pompes auxiliaires électriques d’alimentation en huile 94 et de récupération 96 d’au moins une turbomachine peuvent être alimentées électriquement par un générateur entraîné par l’autre turbomachine. Cette conception permet de garantir l'alimentation du moteur électrique même lorsque la turbomachine 10 est arrêtée. Naturellement, le moteur électrique 99 entraînant les pompes auxiliaires électriques d’alimentation en huile 94 et de récupération 96 peut aussi être alimenté par un générateur de puissance électrique d’un groupe auxiliaire de puissance de type APU qui est également une turbomachine, acronyme anglo-saxon de "Auxiliary Power Unit", ou un autre générateur de puissance électrique de l’aéronef. L'invention permet donc de garantir la lubrification d'un réducteur de turbomachine en cas d'arrêt de celle-ci de manière simple et efficace.

Claims

REVENDICATIONS

1. Circuit d'huile (80) pour une turbomachine (10) à double flux d'aéronef comportant au moins un moteur (13) à turbine à gaz entraînant une soufflante (12) par l'intermédiaire d'un réducteur (32), ledit circuit d’huile (80) comportant une boucle principale d’huile (82) comportant un unique réservoir d'huile (84) alimentant en circuit fermé une enceinte d'huile (66) du réducteur et des enceintes d'huile (68, 70) dudit moteur à turbine à gaz (13), au moins une pompe principale d'alimentation en huile (86), au moins un échangeur air/huile (88) et au moins une pompe principale de récupération d’huile (90), caractérisé en ce qu'il comporte une boucle auxiliaire d'huile (92) alimentant en circuit fermé ladite enceinte d'huile (66) du réducteur, et comportant l’unique réservoir d'huile (84), au moins une pompe auxiliaire électrique d'alimentation en huile (94) et une pompe auxiliaire électrique de récupération (96) d’huile, lesdites pompes auxiliaire électrique d'alimentation en huile (94) et auxiliaire électrique de récupération (96) d’huile étant configurées pour être activées dès lors qu’une pression d’huile chute dans la boucle principale d’huile (82).
2. Circuit d’huile (80) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’une unique pompe principale d'alimentation en huile (86) et des échangeurs (88) de la boucle d’huile principale (82) sont placés, selon un sens de circulation de l'huile, en aval dudit réservoir (84) dans une première branche commune (98) de la boucle d’huile principale (82) en amont d’une deuxième branche (100) contenant l’enceinte d'huile du réducteur et d’une troisième branche (102) contenant les enceintes d'huile (68, 70) du moteur à turbine à gaz (13), et en ce que deux pompes principales de récupération d'huile (90) sont placées, selon le sens de circulation de l'huile, respectivement dans la deuxième branche (100) en aval de l’enceinte d'huile (66) du réducteur et dans la troisième branche (102) en aval des enceintes (68, 70) d'huile dudit moteur à turbine à gaz, les deuxième et troisième branches (100, 102) se rejoignant en amont dudit réservoir en une quatrième branche (104) commune de retour au réservoir (84).
3. Circuit d’huile (80) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première branche commune (98) comporte un capteur de pression (106) qui est configuré pour commander le fonctionnement de la pompe auxiliaire électrique d'alimentation en huile (94) et de la pompe auxiliaire de récupération d'huile (96) dès lors que la pression dans la boucle d’huile principale (82) chute en dessous d’un seuil de pression déterminé.
4. Circuit d’huile (80) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pompe auxiliaire électrique d'alimentation en huile (94) est placée, selon un sens de circulation de l’huile, en aval dudit réservoir (84) et en amont de l’enceinte d'huile (66) du réducteur et en ce que la pompe auxiliaire électrique de récupération d'huile (96) est placée, selon le sens de circulation de l'huile, en aval de l’enceinte d'huile (66) du réducteur et en amont dudit réservoir (84).
5. Turbomachine (10) à double flux d'aéronef comportant un moteur (13) à turbine à gaz entraînant une soufflante (12) par l'intermédiaire d'un réducteur (32), ledit moteur à turbine à gaz (13) comportant un carter interne (110) d'une veine primaire comprenant au moins une enceinte d’huile (66) du réducteur (32), un carter interne (114) de veine secondaire, un compartiment (115) logeant des équipements de la turbomachine étant agencé radialement entre ladite veine primaire (38) et ledit carter interne (114) de veine secondaire, la soufflante (12) étant logée dans un carter de soufflante (34) et une veine de flux secondaire (40) étant agencée en aval de la soufflante (12) entre le carter interne (114) de veine secondaire du moteur à turbine à gaz (13) et le carter de soufflante (34), un premier bras radial (35) traversant la veine de flux primaire (38) et un second bras radial (36), sensiblement aligné avec le premier bras radial (35), traversant la veine de flux secondaire (40), et ladite turbomachine comportant un circuit d’huile (80) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que : - les pompes principales d'alimentation en huile (86) et de récupération d’huile (90) du circuit (80) sont logées dans le compartiment (115) du moteur à turbine à gaz (13) et communiquent avec l’enceinte d’huile (35) du réducteur au moins par l’intermédiaire du premier bras radial (35), - les pompes auxiliaires électriques d'alimentation en huile (94) et de récupération d’huile (96) du circuit (80) sont logées dans le carter (34) de soufflante, et communiquent avec l’enceinte d’huile (66) du réducteur au moins par l’intermédiaire des premier et deuxième bras radiaux (35, 36), - l'unique réservoir d'huile (84) est logé dans le carter de soufflante (34).
6. Turbomachine (10) d’aéronef selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le premier bras (35) est creux et communique directement avec l’enceinte d’huile (66) du réducteur, en ce qu’un premier conduit auxiliaire de récupération d'huile (118), qui débouche dans le premier bras (35), traverse le compartiment (115) du moteur à turbine à gaz et le relie au deuxième bras radial (36), et en ce qu’un premier conduit principal (120) de récupération d'huile, qui débouche dans le premier bras radial (35), est logé dans le compartiment (115) du moteur à turbine à gaz (13) et relie ledit premier bras radial (35) à une des pompes principales de récupération d’huile (90).
7. Turbomachine (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le premier bras radial (35) est un bras vertical inférieur et en ce qu’une cloison (122) radiale de séparation à débordement par gravité, agencée dans le premier bras (35) entre le premier conduit auxiliaire de récupération d'huile (118) et le premier conduit principal de récupération d'huile (120), sépare le premier bras en deux compartiments (124, 126) communiquant par leurs extrémités supérieures et agencés sensiblement chacun en regard d’un desdits premiers conduits de récupération d'huile (118, 120), le compartiment (124) du bras radial en regard du premier conduit auxiliaire de récupération d'huile (118) formant, dès lors que la pompe auxiliaire de récupération d'huile (84) est à l’arrêt et qu’il se remplit d’huile, un échangeur thermique/air huile.
8. Turbomachine (10) selon l’une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce qu’un premier conduit commun d’alimentation en huile (130) alimentant l’enceinte d’huile (66) du réducteur traverse le premier bras radial (35) et est relié dans le compartiment (115) du moteur à turbine à gaz à un deuxième conduit principal d’alimentation en huile (132) logé dans le compartiment (115) du moteur à turbine à gaz (13) et à un troisième conduit auxiliaire d’alimentation en huile (134) traversant le deuxième bras radial (36) et logé en partie dans le carter de soufflante (34), et en ce que des clapets anti-retour (136, 138) sont agencés en sortie des deuxième conduit principal d’alimentation en huile (132) et troisième conduit auxiliaire d’alimentation en huile (134).
9. Turbomachine (10) selon les revendications 7 et 8 prises en combinaison, caractérisé ce qu’un deuxième conduit auxiliaire de récupération d'huile (128) relié au premier conduit auxiliaire de récupération d'huile (118) et traversant le deuxième bras radial (36), et/ ou le troisième conduit auxiliaire d’alimentation en huile (134) sont conformés en échangeur thermique au sein dudit deuxième bras radial (136).
10. Aéronef comportant au moins une turbomachine selon l’une des revendications 5 à 9 munie d’un circuit d’huile (80) selon l’une des revendications 1 à 4 et un générateur de puissance électrique qui peut être entraîné par une autre turbomachine de l’aéronef, caractérisé en ce que les pompes auxiliaires électriques d’alimentation en huile (94) et de récupération d'huile (96) de la turbomachine sont alimentées électriquement par le générateur de puissance électrique.