FR3130892A1 - Dispositif de récupération de lubrifiant dans une turbomachine - Google Patents

Dispositif de récupération de lubrifiant dans une turbomachine Download PDF

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Abstract

Dispositif de récupération (10) de lubrifiant éjecté par effet centrifuge dans une turbomachine, comprenant une chambre de récupération (12), annulaire autour d’un axe (X), prévue pour être disposée radialement à l’extérieur d’un orifice (122) d’éjection de lubrifiant de la turbomachine, la chambre de récupération (12) comprenant un fond (20) et une paroi de collecte (22) opposée au fond (20) dans une direction radiale, le dispositif de récupération (10) comprenant en outre un conduit (14), annulaire, raccordé à la chambre de récupération (12) et s’étendant entre une section d’entrée (40), radialement interne, donnant sur l’orifice (122) d’éjection de lubrifiant, et une section de sortie (42), radialement externe, débouchant sur la paroi de collecte (22) de la chambre de récupération (12), la paroi de collecte (22) s’étendant de part et d’autre de la section de sortie (42), notamment dans une direction axiale (X). Figure pour l’abrégé : Fig. 2

Description

Dispositif de récupération de lubrifiant dans une turbomachine
Le présent exposé concerne la lubrification dans les turbomachines, notamment les turbomachines utilisées pour la propulsion d’aéronefs. Le présent exposé vise plus particulièrement un dispositif de récupération de lubrifiant éjecté par effet centrifuge dans une turbomachine.
Certains composants des turbomachines nécessitent une lubrification importante. Par exemple, certaines turbomachines d’aéronefs comprennent un réducteur (en anglais« reduction gear box », abrégé RGB) permettant de modifier la vitesse d’un arbre entraîné, typiquement un arbre de soufflante, par rapport à un arbre moteur, typiquement un arbre solidaire d’une turbine. Un réducteur peut nécessiter un débit de lubrification de l’ordre de plusieurs milliers de litres par heure, afin d’éviter une usure prématurée des nombreuses pièces tournant les unes par rapport aux autres. En général, le lubrifiant circulant dans le réducteur est évacué en périphérie, par centrifugation.
Afin d’économiser le lubrifiant et de ne pas le dissiper dans d’autres parties de la turbomachine, voire dans l’environnement, il est important de récupérer convenablement le lubrifiant qui s’échappe des composants lubrifiés. Dans cette perspective, la Demanderesse a déposé les demandes de brevet FR 3 081 513 et FR 3 084 407. Bien que les dispositifs décrits dans ces demandes de brevet apportent satisfaction, de nouvelles exigences sont apparues, de sorte qu’il existe un besoin pour un nouveau dispositif de récupération de lubrifiant.
A cet effet, le présent exposé concerne un dispositif de récupération de lubrifiant éjecté par effet centrifuge dans une turbomachine, comprenant une chambre de récupération, annulaire autour d’un axe, prévue pour être disposée radialement à l’extérieur d’un orifice d’éjection de lubrifiant de la turbomachine, la chambre de récupération comprenant un fond et une paroi de collecte opposée au fond dans une direction radiale, le dispositif de récupération comprenant en outre un conduit, annulaire, raccordé à la chambre de récupération et s’étendant entre une section d’entrée, radialement interne, donnant sur l’orifice d’éjection de lubrifiant, et une section de sortie, radialement externe, débouchant sur la paroi de collecte de la chambre de récupération, la paroi de collecte s’étendant de part et d’autre de la section de sortie.
La direction axiale correspond à la direction de l'axe de la chambre de récupération et une direction radiale est une direction perpendiculaire à cet axe et coupant cet axe. De même, un plan axial est un plan contenant l'axe de la chambre de récupération et un plan radial est un plan perpendiculaire à cet axe. Une circonférence s’entend comme un cercle appartenant à un plan radial et dont le centre appartient à l’axe de la chambre de récupération. Une direction tangentielle ou circonférentielle est une direction tangente à une circonférence ; elle est perpendiculaire à l’axe de la chambre de récupération mais ne passe pas par l’axe.
Sauf précision contraire, les adjectifs intérieur (ou interne) et extérieur (ou externe) sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure d'un élément est, suivant une direction radiale, plus proche de l'axe que la partie extérieure du même élément.
Ainsi, le dispositif de récupération est globalement annulaire autour de l’axe. Le lubrifiant y pénètre par la section d’entrée, traverse le conduit jusqu’à la section de sortie et entre alors, par la section de sortie qui débouche sur la paroi de collecte, dans la chambre de récupération. La chambre de récupération peut être munie d’au moins une évacuation pour évacuer le lubrifiant récupéré.
Le fait que la section d’entrée donne sur l’orifice d’éjection de lubrifiant assure que le lubrifiant, en vertu de sa vitesse en sortie de l’orifice d’éjection de lubrifiant, atteigne la section d’entrée. Par exemple, la section d’entrée peut être prévue en vis-à-vis de l’orifice d’éjection de lubrifiant dans une direction radiale.
Le lubrifiant qui est éjecté par effet centrifuge a généralement une vitesse radiale relativement importante, qui lui permet de parcourir le conduit et de parvenir jusqu’à la chambre de récupération. Le lubrifiant arrivant dans la chambre de récupération est susceptible de provoquer, du fait de sa vitesse, des éclaboussures et projections lors de l’impact vers le fond de la chambre de récupération. Grâce au fait que la paroi de collecte s’étend de part et d’autre de la section de sortie, les éventuelles éclaboussures et projections sont recueillies et maintenues, par la paroi de collecte, dans la chambre de récupération et peuvent ainsi être mieux récupérées. En outre, les quelques projections qui rebondiraient vers la section de sortie sont canalisées par le conduit et ramenées dans la chambre de récupération par le lubrifiant qui est éjecté vers le conduit à un instant ultérieur. De cette façon, les pertes de lubrifiant sont diminuées.
Par exemple, la paroi de collecte peut s’étendre de part et d’autre de la section de sortie dans une direction axiale, c’est-à-dire dans selon une direction de l’axe. Par ailleurs, la chambre de récupération peut être délimitée axialement par les parois qui relient le fond à la paroi de collecte.
Dans certains modes de réalisation, la chambre de récupération est agencée dans le prolongement de la section d’entrée dans une direction radiale. En d’autres termes, une direction radiale (de préférence toute direction radiale) qui passe par la section d’entrée passe aussi par la chambre de récupération. Ainsi, le dispositif de récupération tire parti de la vitesse radiale du lubrifiant éjecté pour le conduire efficacement dans la chambre de récupération.
Dans certains modes de réalisation, le fond de la chambre de récupération présente ou forme un déflecteur configuré pour limiter la réflexion, vers la section de sortie, de lubrifiant en provenance du conduit. Le déflecteur peut être ajouté sur le fond de la chambre de récupération ou formé par le fond lui-même, au sens où le fond a une forme qui fonctionne comme un déflecteur. Dans l’un ou l’autre cas, le déflecteur peut être non-perpendiculaire à la direction d’écoulement dans le conduit au niveau de la section de sortie. Par exemple, le déflecteur peut être non-parallèle à la section de sortie ou non-perpendiculaire au conduit. Grâce au déflecteur, les projections de lubrifiant ont encore moins de chances de retourner dans le conduit. Il s’ensuit une récupération de lubrifiant encore meilleure.
Dans certains modes de réalisation, le déflecteur occupe tout le fond de la chambre de récupération. Alternativement, le déflecteur peut n’occuper qu’une partie du fond.
Dans certains modes de réalisation, une paroi de rétention est configurée pour limiter l’écoulement de lubrifiant depuis la paroi de collecte vers le conduit. En fonction du positionnement tridimensionnel du dispositif de récupération dans une turbomachine, le lubrifiant peut s’écouler dans la chambre de récupération de manière gravitaire. Lorsque la gravité pousse le lubrifiant à s’accumuler sur la paroi de collecte, il est préférable d’éviter que ce lubrifiant ne retourne dans le conduit. A cet effet, la paroi de rétention limite l’écoulement de lubrifiant depuis la paroi de collecte vers le conduit. La paroi de rétention forme donc un obstacle à l’écoulement du lubrifiant de la paroi de collecte vers le conduit. La paroi de rétention peut être prévue sur la paroi de collecte ou formée par la paroi de collecte elle-même.
Dans certains modes de réalisation, la paroi de rétention s’étend depuis la paroi de collecte, vers l’intérieur de la chambre de récupération. Ainsi, la paroi de rétention forme une sorte de muret s’étendant depuis la paroi de collecte vers l’intérieur de la chambre de récupération.
Dans certains modes de réalisation, la section d’entrée a une largeur axiale inférieure ou égale à la largeur axiale de la section de sortie. Ainsi, le conduit peut s’évaser en direction de la chambre de récupération. Alternativement ou en complément, dans certains modes de réalisation, les parois du conduit forment un angle inférieur à 30°, de préférence inférieur à 20°, de préférence encore inférieur à 10°, avec une direction radiale. Grâce à l’une ou l’autre de ces dispositions, les parois du conduit ne font pas ou peu obstacle à l’éjection du lubrifiant vers la chambre de récupération ; le lubrifiant peut donc tirer parti de toute sa vitesse d’éjection pour rejoindre la chambre de récupération, ce qui diminue les pertes de lubrifiant dans le conduit.
Alternativement ou en complément, la section d’entrée peut avoir une largeur axiale supérieure ou égale à la largeur axiale de la section de sortie, afin de mieux guider le lubrifiant vers la chambre de récupération et limiter l’aire par laquelle des gouttes pourraient ressortir de la chambre de récupération, vers le conduit.
Dans certains modes de réalisation, la chambre de récupération et le conduit sont formés de sorte que le dispositif de récupération a une section en forme générale de T dans un plan axial. La branche verticale du T peut être formée par le conduit, et la branche horizontale du T peut être formée par la chambre de récupération dont la paroi de collecte s’étend de part et d’autre de la section de sortie du conduit.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif de récupération a au moins l’une des dimensions suivantes :
  • la largeur axiale du conduit est inférieure ou égale à 20 millimètres, de préférence comprise entre 3 et 20 millimètres, de préférence entre 5 et 17 millimètres, de préférence encore entre 5 et 15 millimètres, de préférence encore entre 6 et 15 millimètres ;
  • la longueur radiale du conduit est comprise entre une et trois fois la largeur axiale du conduit ;
  • la largeur axiale du fond est supérieure ou égale à la largeur axiale de la section de sortie du conduit, de préférence supérieure ou égale à deux fois la largeur axiale de la section de sortie du conduit, de préférence encore supérieure ou égale à trois fois la largeur axiale de la section de sortie du conduit. Il s’ensuit une meilleure collecte du lubrifiant par la paroi de collecte ;
  • la largeur axiale du fond est inférieure à 200 millimètres, de préférence comprise entre 10 et 150 millimètres, de préférence encore entre 30 et 70 millimètres. Ces valeurs de largeur axiale assurent un bon compromis entre l’encombrement et la masse additionnels générés par le dispositif de récupération et la capacité de la chambre de récupération à concentrer le lubrifiant pour faciliter son évacuation.
Le présent exposé concerne également un ensemble d’entraînement pour turbomachine, comprenant un réducteur de vitesse configuré pour transmettre l’entraînement d’un arbre de rotor à un arbre de puissance tout en modifiant la vitesse de l’arbre de puissance par rapport à la vitesse de l’arbre de rotor, et un dispositif de récupération, selon l’un quelconque des modes de réalisations décrits précédemment, du lubrifiant éjecté par effet centrifuge depuis le réducteur de vitesse, le dispositif de récupération étant disposé radialement à l’extérieur du réducteur de vitesse. L’arbre de rotor peut être un arbre moteur, par exemple un arbre de turbine, tandis que l’arbre de puissance peut être un arbre entraîné, par exemple un arbre de soufflante.
Le présent exposé concerne également une turbomachine comprenant un tel dispositif de récupération de lubrifiant, ou comprenant un tel ensemble d’entraînement.
D'autres caractéristiques et avantages de l'objet du présent exposé ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux figures annexées.
La est une demi-coupe axiale schématique d’un ensemble d’entraînement pour turbomachine selon un mode de réalisation.
La est un agrandissement de la zone II de la , montrant particulièrement le dispositif de récupération de lubrifiant.
La illustre une première variante du dispositif de récupération de la .
La illustre une deuxième variante du dispositif de récupération de la .
La illustre une troisième variante du dispositif de récupération de la .

Claims (10)

  1. Dispositif de récupération (10) de lubrifiant éjecté par effet centrifuge dans une turbomachine, comprenant une chambre de récupération (12), annulaire autour d’un axe (X), prévue pour être disposée radialement à l’extérieur d’un orifice (122) d’éjection de lubrifiant de la turbomachine, la chambre de récupération (12) comprenant un fond (20) et une paroi de collecte (22) opposée au fond (20) dans une direction radiale vis-à-vis de l’axe (X), le dispositif de récupération (10) comprenant en outre un conduit (14), annulaire, raccordé à la chambre de récupération (12) et s’étendant entre une section d’entrée (40), radialement interne, donnant sur l’orifice (122) d’éjection de lubrifiant, et une section de sortie (42), radialement externe, débouchant sur la paroi de collecte (22) de la chambre de récupération (12), la paroi de collecte (22) s’étendant de part et d’autre de la section de sortie (42), notamment selon une direction de l’axe (X).
  2. Dispositif de récupération de lubrifiant selon la revendication 1, dans lequel la chambre de récupération (12) est agencée dans le prolongement de la section d’entrée (40) dans la direction radiale.
  3. Dispositif de récupération selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le fond (20) de la chambre de récupération présente ou forme un déflecteur (30) configuré pour limiter la réflexion, vers la section de sortie (42), de lubrifiant en provenance du conduit (14).
  4. Dispositif de récupération selon la revendication 3, dans lequel le déflecteur (30) occupe tout le fond (20) de la chambre de récupération (12).
  5. Dispositif de récupération selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel une paroi de rétention (32) est configurée pour limiter l’écoulement de lubrifiant depuis la paroi de collecte (22) vers le conduit (14).
  6. Dispositif de récupération selon la revendication 5, dans lequel la paroi de rétention (32) s’étend depuis la paroi de collecte (22), vers l’intérieur de la chambre de récupération (12).
  7. Dispositif de récupération selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la section d’entrée (40) a une largeur axiale inférieure ou égale à la largeur axiale de la section de sortie (42), ou dans lequel les parois (44, 46) du conduit (14) forment un angle inférieur à 30° avec la direction radiale.
  8. Dispositif de récupération selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la chambre de récupération (12) et le conduit (14) sont formés de sorte que le dispositif de récupération (10) a une section en forme générale de T dans un plan axial.
  9. Dispositif de récupération selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, ayant au moins l’une des dimensions suivantes :
    - la largeur axiale (DX) du conduit (14) est inférieure ou égale à 20 millimètres, de préférence comprise entre 5 et 15 millimètres ;
    - la longueur radiale (DY) du conduit (14) est comprise entre une et trois fois la largeur axiale (DX) du conduit (14) ;
    - la largeur axiale (DZ) du fond (20) est supérieure ou égale à la largeur axiale (DX) de la section de sortie (42) du conduit, de préférence supérieure ou égale à deux fois la largeur axiale de la section de sortie du conduit, de préférence encore supérieure ou égale à trois fois la largeur axiale de la section de sortie du conduit ;
    - la largeur axiale (DZ) du fond est inférieure à 200 millimètres, de préférence comprise entre 30 et 70 millimètres.
  10. Ensemble d’entraînement (100) pour turbomachine, comprenant un réducteur de vitesse (110) configuré pour transmettre l’entraînement d’un arbre de rotor à un arbre de puissance tout en modifiant la vitesse de l’arbre de puissance par rapport à la vitesse de l’arbre de rotor, et un dispositif de récupération (10), selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, du lubrifiant éjecté par effet centrifuge depuis le réducteur de vitesse (110), le dispositif de récupération (10) étant disposé radialement à l’extérieur du réducteur de vitesse (110).
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