WO2023186981A1 - Pompe de fluide pour turbomachine d'aeronef, circuit de lubrification et turbomachine d'aeronef - Google Patents

Pompe de fluide pour turbomachine d'aeronef, circuit de lubrification et turbomachine d'aeronef Download PDF

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WO2023186981A1
WO2023186981A1 PCT/EP2023/058140 EP2023058140W WO2023186981A1 WO 2023186981 A1 WO2023186981 A1 WO 2023186981A1 EP 2023058140 W EP2023058140 W EP 2023058140W WO 2023186981 A1 WO2023186981 A1 WO 2023186981A1
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fluid
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Quentin Borlon
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Safran Aero Boosters
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    • F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
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    • F04C2/086—Carter
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    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/102—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member the two members rotating simultaneously around their respective axes
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/30—Casings or housings

Definitions

  • the present invention relates to a fluid pump for an aircraft turbomachine, a lubrication circuit with such a pump and an aircraft turbomachine with such a lubrication circuit.
  • Aircraft turbojet engines have numerous mechanical equipment that must be lubricated or cooled: these include shafts, bearings or gears. For this, these turbojets are equipped with a lubrication circuit allowing oil to be supplied to each of these pieces of equipment. A feed pump generates a flow of oil which is then divided between several lines to supply the various engine equipment.
  • this lubrication circuit operates in a closed circuit, the oil delivered to each piece of equipment being recovered then reinjected into the lubrication circuit by recovery pumps.
  • Aeronautical pumps being positive displacement pumps, they provide a flow rate.
  • the outlet pressure is the result of the pressure losses of the downstream circuit and the imposed flow rate.
  • pressure pulsations return to flow pulsations. If the delivered flow rate is not constant, then there will also be variations (or pulsations) in pressure at the outlet of the lubrication group. These pulsations may in particular be due to the compressibility of the fluid.
  • Pulsations are harmful in several respects, in particular the resistance of the casing of the lubrication group and the resistance of the oil circuit equipment downstream of the lubrication group (such as filters, valves, exchangers, pipes, etc.).
  • the disadvantage of current lubrication groups is that they are subject to premature breakage (pulsation fatigue) of one or more equipment in the groups. To avoid such breakage, some current lubrication units have oversized equipment - which leads to an overall increase in engine mass.
  • the invention proposes a fluid pump for an aircraft turbomachine, comprising a crown crossed by a conduit along a central axis, a rotor driven in rotation relative to the crown along a main axis offset relative to the central axis, cavities between the crown and the rotor, the volume of the cavities varying according to the angular position of the rotor relative to the crown, an admission space for the admission of the fluid into the cavities and a discharge space for the discharge of the fluid from the cavities, the pressure in the discharge space being higher than the pressure in the inlet space, a groove bringing the cavities to the pressure of the discharge space during rotation of the rotor.
  • the crown is stationary and has a wall, the delivery and inlet spaces being radial and passing through the wall and the groove passes radially through the wall and opens into the delivery space.
  • the groove has an elongated shape along a circumference of the wall.
  • the groove 15 has a length and a height, the length being greater than 110% of the height.
  • the pump further comprises a sealing zone between the fluid inlet space and the fluid discharge space, the groove extending over part of the sealing zone.
  • the groove opens into the discharge space, upstream or downstream of the discharge space, in the direction of rotation of the rotor.
  • the wall comprises a sealing zone between the fluid intake space and the fluid discharge space, the groove extending over part of the sealing zone.
  • the pump comprises a plurality of discharge spaces each with a groove passing radially through the wall of the crown and opening into the respective discharge space, the cumulative height of the grooves in the axial direction of the crown is between 1 and 15% of the height of the crown according to the direction of the central axis.
  • the groove(s) are obtained by a milling, electroerosion or wire cutting process.
  • the pump comprises movable vanes on the rotor in a radial direction of the rotor, and extending up to the crown, the vanes defining the cavities between them.
  • the invention also relates to an aircraft turbomachine lubrication circuit, comprising at least one pump as described above, the groove placing the cavities at the pressure of the delivery space and at the pressure of the circuit downstream of the pump.
  • the invention also relates to an aircraft turbomachine, comprising the lubrication circuit as described above.
  • FIG. 3 a perspective view of an exemplary embodiment of a crown of the pump of Figure 2;
  • FIG. 4 another perspective view of an example of production of a crown of the pump of Figure 2.
  • FIG. 1 illustrates an aircraft turbomachine lubrication circuit 2.
  • Circuit 2 allows the various pieces of equipment of the turbomachine to be cooled and/or lubricated.
  • the oil is sent from tank 3 to equipment 4 of the turbomachine, such as bearings or enclosures.
  • Circuit 2 includes a lubrication group 5 comprising circulation pumps 1 whose technology may vary. In the present description, these are for example pumps 1 with desmodromic vanes or pumps 1 gerotor.
  • the pumps 1 supply oil to the equipment 4 via supply lines 6. Downstream from the equipment 4, recovery lines 7 make it possible to recover the oil and recirculate it in the circuit 2.
  • a pump 1 per equipment 4 upstream and downstream of equipment 4 or a pump 1 for several equipment 4 upstream and downstream of equipment 4. According to the embodiment of Figure 1 given by way of example, a pump 1 is provided per equipment 4 upstream and a single pump 1 downstream for all equipment 4.
  • FIG. 2 shows a perspective view of an exemplary embodiment of a pump 1 which is a desmodromic vane pump.
  • Pump 1 is a positive displacement pump, which imposes a flow rate.
  • the pump 1 comprises a crown 10 (or cam for such a pump) with a generally cylindrical external shape of revolution.
  • the crown 10 comprises an axial cylindrical conduit 12 passing through the crown 10 along a central axis 101. Crown 10 is stationary.
  • the crown 10 is delimited radially by a wall 13.
  • the crown 10 also comprises an admission space 16 (or admission port) of fluid and a discharge space 11 (or discharge port) of fluid - in particular of fluid lubrication - the spaces 11 and 16 being radial and passing through the wall 13.
  • the pressure in the discharge space 11 is higher than the pressure in the inlet space 16; in other words, the discharge space 11 is at high pressure, to discharge the fluid towards the outlet of the pump, and the admission space 16 is at low pressure to admit the fluid from the inlet of the pump. there pump.
  • the crown 10 may comprise one or more inlet spaces 16 and outlet spaces 11, distributed along the main axis 100. Two inlet spaces 16 and two outlet spaces 11 are shown by way of example in the figures ; according to another example, the crown 10 can comprise two admission spaces 16 - coming from different lines - and a discharge space 11 - returning the fluid towards a single line.
  • the spaces 11 and 16 extend along a certain angular sector, so as to put different cavities of the conduit 12 in communication with the outside.
  • the pump 1 also includes a rotor 20 (or shaft) movable in rotation around a main axis 100 parallel but eccentric with respect to the central axis 101.
  • the rotor 20 extends along the main axis 100 and passes longitudinally through the conduit 12 of the ring 10.
  • the rotor 20 comprises a drum 21 supporting pallets 30.
  • the rotor 20 is supported by pins 22 on either side of the drum 21 along the axis 100.
  • the pins 22 are each rotatably mounted on bearings 40.
  • the vanes 30 are radial, extending along a radius of the rotor 20, in a plane containing the main axis 100.
  • the pallets 30 are inserted into slots 17 of the drum 21, extending radially in the drum 21, in a plane containing the main axis 100.
  • the pallets 30 are four in number in Figure 2, and this, as example; the pallets 30 can be more numerous, for example six or eight in number.
  • the pallets 30 delimit the cavities of the conduit 12 in communication with the exterior, through the spaces 11 and 16.
  • a cavity is delimited between two consecutive pallets, along an angular sector of the conduit 12 centered on the main axis 100.
  • a cavity admits the fluid when the cavity faces an admission space 16; a cavity discharges the fluid when the cavity faces a discharge port 1 1.
  • the internal surface of the conduit 12 of the crown 10 forms a cam surface 18, which, as the rotor 12 rotates, acts on the vanes 30 - due to the offset between the main axis 100 of rotation of the rotor 20 and the central axis 101 of the conduit 12.
  • the cam surface 18 pushes the vane 30 towards the inside of the drum 21, thus maintaining the seal at the end of the pallet 30, between two consecutive cavities.
  • the vane 30 is urged outwardly from the drum 21 against the crown surface 18, also maintaining the seal at the end of pallet 30.
  • the vanes 30 are urged against the cam surface 18 by various possible means, for example by springs not shown.
  • the volume of the cavities varies according to the angular position of the rotor 20 relative to the crown 10.
  • the fluid such as oil enters through an inlet space 16 into a cavity inside the conduit 12, delimited by two consecutive pallets 30.
  • the rotation of the rotor 20 drives the cavity towards a discharge space 11, increasing the pressure of the fluid due to the reduction in the volume of the cavity.
  • FIGS 3 and 4 show a perspective view of an exemplary embodiment of the crown 10 of the pump 1.
  • the crown 10 Between two inlet 16 and discharge 11 spaces located on the same circumference of the crown, the crown 10 comprises a sealing zone 19 defined by the wall 13.
  • the crown 10 Due to the offset between the axes 100 and 101, the crown 10 comprises a part 23 of thicker wall 13 and a part 22 of thinner wall 13; each of the parts 23 and 22 comprises a sealing zone 19.
  • the crown 10 comprises a sealing zone 19 defined by the wall 13.
  • the fluid admitted into a cavity facing an admission space 16 cannot leak towards a neighboring cavity along the main axis 100.
  • the crown 10 includes a groove 15 visible in the figures putting the cavities under the pressure of the discharge space 1 1 during the rotation of the rotor 20. Such a groove 15 ensures progressive pressurization of the cavity of the conduit 12 before the discharge of the fluid. This makes it possible to avoid premature breakage of one or more pieces of equipment in the oil circuit and also to avoid oversizing the equipment to avoid breakage.
  • the reduction in the volume of the cavity during the rotation of the rotor 20 makes it possible to directly discharge the fluid.
  • the first moments of reduction of the volume of the cavity serve only to put the fluid under pressure (by compression/reduction of the volume of the cavity). There is therefore a delay during which the cavity does not discharge, which induces variations in flow rate (and therefore pressure pulsations) at the outlet of pump 1.
  • the presence of the grooves 15 therefore makes it possible to initiate a discharge and reduce, or even cancel, the pressure pulsations.
  • the groove 15 passes radially through the wall 13 and opens into the discharge space 11, along the circumference of the crown 10.
  • the groove 15 extends over part of the sealing zone 19 defined in the wall 13 between an admission space 16 and a fluid discharge space 11.
  • the presence of the groove 15 in the sealing zone breaks the seal of a fluid cavity, between the inlet and the outlet but allows pressurization of the cavity before its discharge, towards the space of discharge 11.
  • the fluid is admitted through an admission space 16 into a cavity between two pallets 30 then the cavity is directed towards a discharge space 11; the groove 15 being in the sealing zone between the inlet spaces 16 and outlet spaces 11, upstream of the outlet space 11, the groove makes it possible to Bring the pump cavity to outlet pressure while limiting leaks and fluid backflow.
  • the grooves 15 are at one end 14 of the discharge spaces 11, upstream of the discharge spaces 11. 11 is the end reached first by the cavity of the conduit or during the movement of rotation of the rotor 20. Alternatively or in combination, the grooves 15 can also be at one end of the delivery spaces 11, downstream of the delivery spaces 11.
  • the presence of the groove shape opening into the discharge space allows progressive pressure variations in the discharge space.
  • the presence of the groove(s) upstream and/or downstream allows a gradual pressure variation of the cavity and reduces the mechanical loads in the components of the lubrication circuit due to sudden pressure variations.
  • the dimensions of a groove 15 are sufficiently small to limit leaks (or return flow) while ensuring progressive pressurization of the cavity before discharge. A groove that is too large would lead to unacceptable leaks, whereas a groove that is too small would have no effect on pressurizing the cavity.
  • the cumulative height of the grooves 15 is between 1 and 15% of the height of the crown 10.
  • the groove 15 has an elongated shape.
  • the groove 15 is an orifice of elongated shape.
  • the groove 15 has an elongated shape along the circumference of the crown 10 (and the wall 13).
  • the groove 15 is a longitudinal notch in the wall 13.
  • the groove 15 is a longitudinal notch in the wall 13, along the circumference of the crown 10.
  • the groove 15 has a dimension in one direction (circumferential of the crown 10 and the wall 13) larger than one dimension in another direction (along the central axis 101 of the crown 10).
  • the groove 15 has a length and a height, the length being greater than 110% of the height.
  • the length of the groove 15 is a dimension according to the circumference of the crown 10 (and the wall 13). In other words, the length of the groove 15 is along a direction of the crown 10 of cylindrical shape.
  • the height of the groove 15 is a dimension along the central axis 101 of the crown 10. In other words, the height of the groove 15 is according to a generatrix of the crown 10 of cylindrical shape.
  • the groove 15 passes through radially the wall 13 and opens at one end of its largest dimension into the discharge space 11, according to the circumference of the crown 10.
  • the groove is a long orifice in one direction and narrow in another direction.
  • the shape and arrangement of the groove through the wall and in relation to the discharge space 11 ensures progressive pressurization of the cavity before its discharge.
  • the shape and arrangement of the groove through the wall and in relation to the discharge space 11 ensures a progressive pressure variation of the cavity after its discharge.
  • the grooves 15 are positioned at the end of the sealing zone 19 upstream of the discharge space 11, in the direction of rotation of the rotor 20.
  • This sealing zone 19 can, depending on the design of the crown 10, correspond to the thinner part 22 of the wall 13 (as is visible in Figures 3 and 4) but can also be in the thicker part 23 of the wall 13.
  • the grooves 15 can also be positioned at the start of zone d seal 19, downstream of the discharge space 11, in the direction of rotation of the rotor 20.
  • the grooves 15 can for example be obtained by a milling, electroerosion or wire cutting process, making it possible to control the dimensions of the grooves and obtain appropriate dimensions. A groove that is too large would lead to unacceptable leaks, whereas a groove that is too small would not put pressure on the cavity.
  • the elements of the pump 1 such as the rotor 20, the journals 22, the drum 21, the vanes 30 and the crown 10 can be made of steel; the bearings 40 can be made of bronze.
  • the invention also relates to the lubrication circuit 2 comprising the pump 1 and an aircraft turbomachine.
  • the grooves 15 make it possible to reduce, or even cancel, the pressure pulsations in the lubrication circuit. This has no impact on the interfaces with the pump. This also allows better circulation of the fluid and avoids premature breakage of one or more pieces of equipment in the oil circuit. This offers a longer lifespan to the equipment. We also avoid the oversizing of the equipment and therefore the overall increase in the mass of the turbomachine.
  • the present invention has been described in relation to specific embodiments, which have purely illustrative value and should not be considered limiting. Generally speaking, it will appear obvious to a person skilled in the art that the present invention is not limited to the examples illustrated and/or described above.

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Abstract

Pompe (1) à fluide pour turbomachine d'aéronef, comprenant une couronne immobile (10), comportant une paroi (13), et traversée par un conduit (12) selon un axe central (101), un rotor (20) entraîné en rotation par rapport à la couronne (10) selon un axe principal (100) décalé par rapport à l'axe central (101), des cavités entre la couronne et le rotor, le volume des cavités variant selon la position angulaire du rotor par rapport à la couronne, un espace d'admission radial (16) et traversant la paroi (13) pour l'admission du fluide dans les cavités et un espace de refoulement radial (11) pour le refoulement du fluide depuis les cavités, la pression dans l'espace de refoulement étant plus élevée que la pression dans l'espace d'admission, et une rainure (15) mettant les cavités à la pression de l'espace de refoulement lors de la rotation du rotor et traversant la paroi et débouchant dans l'espace de refoulement (11). L'invention concerne aussi un circuit de lubrification avec une telle pompe et une turbomachine d'aéronef avec un tel circuit.

Description

Pompe de fluide pour turbomachine d’aéronef, circuit de lubrification et turbomachine d’aéronef
Domaine technique
La présente invention concerne une pompe de fluide pour turbomachine d’aéronef, un circuit de lubrification avec une telle pompe et une turbomachine d’aéronef avec un tel circuit de lubrification.
Art antérieur
Les turboréacteurs d’aéronefs possèdent de nombreux équipements mécaniques qu’il est nécessaire de lubrifier ou refroidir : il s’agit notamment des arbres, des paliers ou des engrenages. Pour cela, ces turboréacteurs sont équipés d’un circuit de lubrification permettant d’apporter de l’huile à chacun de ces équipements. Une pompe d’alimentation génère un débit d’huile qui est ensuite divisé entre plusieurs lignes pour alimenter les différents équipements du moteur.
Afin d’économiser de l’huile, ce circuit de lubrification fonctionne en circuit fermé, l’huile délivrée au niveau de chaque équipement étant récupérée puis réinjectée dans le circuit de lubrification par des pompes de récupération.
L’augmentation des débits et des pressions de sortie des pompes assurant la fonction alimentation (réservoir d’huile vers enceintes moteur) implique des nouveaux phénomènes hydrauliques à maîtriser.
L’un des phénomènes à maîtriser est la pulsation de pression en sortie du groupe de lubrification. Les pompes aéronautiques étant des pompes volumétriques, elles assurent un débit. La pression de sortie est le résultat des pertes de charges du circuit aval et du débit imposé.
Par conséquent, les pulsations de pression reviennent à des pulsations de débit. Si le débit refoulé n’est pas constant, alors il y aura aussi des variations (ou pulsations) de pression en sortie du groupe de lubrification. Ces pulsations peuvent notamment être dues à la compressibilité du fluide.
Les pulsations sont néfastes à plusieurs égards, notamment la tenue du carter du groupe de lubrification et la tenue des équipements du circuit d’huile en aval du groupe de lubrification (tels que les filtres, vannes, échangeurs, canalisations, ...). L’inconvénient des groupes de lubrification actuels est qu’ils sont sujets à une casse prématurée (fatigue en pulsation) d’un ou plusieurs équipements des groupes. Pour éviter une telle casse, certains groupes de lubrification actuels ont des équipements surdimensionnés - ce qui conduit à une augmentation globale de la masse du moteur.
Il y a une donc un besoin de réduire, voire annuler, les pulsations de pressions.
Exposé de l’invention
À cet effet, l’invention propose une pompe à fluide pour turbomachine d’aéronef, comprenant une couronne traversée par un conduit selon un axe central, un rotor entrainé en rotation par rapport à la couronne selon un axe principal décalé par rapport à l’axe central, des cavités entre la couronne et le rotor, le volume des cavités variant selon la position angulaire du rotor par rapport à la couronne, un espace d’admission pour l’admission du fluide dans les cavités et un espace de refoulement pour le refoulement du fluide depuis les cavités, la pression dans l’espace de refoulement étant plus élevée que la pression dans l’espace d’admission, une rainure mettant les cavités à la pression de l’espace de refoulement lors de la rotation du rotor.
De préférence, la couronne est immobile et comporte une paroi, les espaces de refoulement et d’admission étant radiaux et traversant la paroi et la rainure traverse radialement la paroi et débouche dans l’espace de refoulement.
Selon une variante, la rainure a une forme allongée selon une circonférence de la paroi.
Selon une variante, la rainure 15 a une longueur et une hauteur, la longueur étant supérieure à 110% de la hauteur.
Selon une variante, la pompe comprend en outre une zone d’étanchéité entre l’espace d’admission du fluide et l’espace de refoulement du fluide, la rainure s’étendant sur une partie de la zone d’étanchéité.
Selon une variante, la rainure débouche dans l’espace de refoulement, en amont ou en aval de l’espace de refoulement, dans le sens de rotation du rotor. Selon une variante, la paroi comporte une zone d’étanchéité entre l’espace d’admission du fluide et l’espace de refoulement du fluide, la rainure s’étendant sur une partie de la zone d’étanchéité.
Selon une variante, la pompe comprend une pluralité d’espaces de refoulement avec chacun une rainure traversant radialement la paroi de la couronne et débouchant dans l’espace de refoulement respectif, la hauteur cumulée des rainures selon la direction axiale de la couronne est comprise entre 1 et 15% de la hauteur de la couronne selon la direction de l’axe central.
Selon une variante, la ou les rainures sont obtenues par une procédé de fraisage, d’électroérosion ou de découpe fil.
Selon une variante, la pompe comprend des palettes mobiles sur le rotor selon une direction radiale du rotor, et s’étendant jusqu’à la couronne, les palettes définissant entre elles les cavités.
L’invention se rapporte aussi à un circuit de lubrification de turbomachine d’aéronef, comprenant au moins une pompe telle que décrite précédemment, la rainure mettant les cavités à la pression de l’espace de refoulement et à la pression du circuit en aval de la pompe.
L’invention se rapporte aussi à une turbomachine d’aéronef, comprenant le circuit de lubrification tel que décrit précédemment.
L’usage, dans ce document, du verbe « comprendre >>, de ses variantes, ainsi que ses conjugaisons, ne peut en aucune façon exclure la présence d’éléments autres que ceux mentionnés. L’usage, dans ce document, de l’article indéfini « un >>, « une », ou de l’article défini « le >>, « la >> ou « I’ >>, pour introduire un élément n’exclut pas la présence d’une pluralité de ces éléments.
Les termes « premier >>, « deuxième >>, « troisième >>, etc. sont, quant à eux, utilisés dans le cadre de ce document exclusivement pour différencier différents éléments, et ce sans impliquer d'ordre entre ces éléments.
L’ensemble des modes de réalisation préférés ainsi que l’ensemble des avantages de la couronne se transposent mutatis mutandis à la pompe, au circuit de lubrification et à la turbomachine - et inversement. Les différents modes de réalisation peuvent être considérés seuls ou en combinaison. Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées qui montrent :
- la figure 1 , une vue schématique d’un circuit de lubrification ;
- la figure 2, une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’une pompe de fluide ;
- la figure 3, une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’une couronne de la pompe de la figure 2 ;
- la figure 4, une autre vue en perspective d’un exemple de réalisation d’une couronne de la pompe de la figure 2.
Les dessins des figures ne sont pas à l’échelle. Des éléments semblables sont en général dénotés par des références semblables dans les figures. Dans le cadre du présent document, les éléments identiques ou analogues peuvent porter les mêmes références. En outre, la présence de numéros ou lettres de référence aux dessins ne peut être considérée comme limitative, y compris lorsque ces numéros ou lettres sont indiqués dans les revendications.
Description détaillée de modes de réalisation de l’invention
L’invention se rapporte à une pompe à fluide pour turbomachine d’aéronef, comprenant une couronne traversée par un conduit selon un axe central, un rotor entrainé en rotation par rapport à la couronne selon un axe principal décalé par rapport à l’axe central, des cavités entre la couronne et le rotor, le volume des cavités variant selon la position angulaire du rotor par rapport à la couronne, un espace d’admission pour l’admission du fluide dans les cavités et un espace de refoulement pour le refoulement du fluide depuis les cavités, la pression dans l’espace de refoulement étant plus élevée que la pression dans l’espace d’admission. La pompe comprend aussi une rainure mettant les cavités à la pression de l’espace de refoulement lors de la rotation du rotor. Une telle rainure permet de mettre les cavités de la pompe à la pression de sortie, ce qui permet de réduire, voire annuler, les pulsations de pressions en sortie de la pompe. A terme, la durée de vie des pièces de la pompe augmente.
La figure 1 illustre un circuit 2 de lubrification de turbomachine d’aéronef. Le circuit 2 permet de refroidir et/ou de lubrifier les différents équipements de la turbomachine. Au sein du circuit 2, l’huile est envoyée depuis le réservoir 3 vers des équipements 4 de la turbomachine, tels que des paliers ou des enceintes. Le circuit 2 comprend un groupe 5 de lubrification comprenant des pompes 1 de circulation dont la technologie peut varier. Dans la présente description, il s’agit par exemple de pompes 1 à palettes desmodromiques ou de pompes 1 gérotor. Les pompes 1 alimentent en huile les équipements 4 par des lignes d’alimentation 6. En aval des équipements 4, des lignes de récupération 7 permettent de récupérer l’huile et la faire recirculer dans le circuit 2. On peut envisager une pompe 1 par équipement 4 en amont et en aval des équipements 4, ou bien une pompe 1 pour plusieurs équipements 4 en amont et en aval des équipements 4. Selon le mode de réalisation de la figure 1 donné à titre d’exemple, une pompe 1 est prévue par équipement 4 en amont et une seule pompe 1 en aval pour l’ensemble des équipements 4.
La figure 2 montre une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’une pompe 1 qui est une pompe à palettes desmodromique. La pompe 1 est une pompe volumétrique, qui impose un débit. La pompe 1 comprend une couronne 10 (ou came pour une telle pompe) avec une forme extérieure généralement cylindrique de révolution. La couronne 10 comprend un conduit 12 cylindrique axial traversant la couronne 10 selon un axe central 101 . La couronne 10 est immobile. La couronne 10 est délimitée radialement par une paroi 13. La couronne 10 comprend également un espace d’admission 16 (ou lumière d’admission) de fluide et un espace de refoulement 11 (ou lumière de refoulement) de fluide - notamment de fluide de lubrification - les espaces 11 et 16 étant radiaux et traversant la paroi 13. La pression dans l’espace de refoulement 1 1 est plus élevée que la pression dans l’espace d’admission 16 ; en d’autres termes, l’espace de refoulement 1 1 est à haute pression, pour refouler le fluide vers la sortie de la pompe, et l’espace d’admission 16 est à basse pression pour admettre le fluide depuis l’entrée de la pompe. La couronne 10 peut comprendre un ou plusieurs espaces d’admission 16 et de refoulement 11 , repartis le long de l’axe principal 100. Deux espaces d’admission 16 et deux espaces de refoulement 11 sont représentés à titre d’exemple sur les figures ; selon un autre exemple, la couronne 10 peut comporter deux espaces d’admission 16 - provenant de lignes différentes - et un espace de refoulement 1 1 - renvoyant le fluide vers une unique ligne. Les espaces 11 et 16 s’étendent selon un certain secteur angulaire, de manière à mettre en communication différentes cavités du conduit 12 avec l’extérieur.
La pompe 1 comprend également un rotor 20 (ou arbre) mobile en rotation autour d’un axe principal 100 parallèle mais excentré par rapport à l’axe central 101 . Le rotor 20 s’étend selon l’axe principal 100 et traverse longitudinalement le conduit 12 de la couronne 10. Le rotor 20 comprend un tambour 21 supportant des palettes 30. Le rotor 20 est supporté par des tourillons 22 de part et d’autre du tambour 21 le long de l’axe 100. Les tourillons 22 sont chacun montés à rotation sur des paliers 40. Les palettes 30 sont radiales, s’étendant selon un rayon du rotor 20, dans un plan contenant l’axe principal 100. Les palettes 30 sont insérées dans des fentes 17 du tambour 21 , s’étendant radialement dans le tambour 21 , dans un plan contenant l’axe principal 100. Les palettes 30 sont au nombre de quatre sur la figure 2, et ce, à titre d’exemple ; les palettes 30 peuvent être plus nombreuses, par exemple au nombre de six ou huit.
Les palettes 30 délimitent les cavités du conduit 12 en communication avec l’extérieur, au travers des espaces 11 et 16. Une cavité est délimitée entre deux palettes consécutives, selon un secteur angulaire du conduit 12 centré sur l’axe principal 100. Une cavité admet le fluide lorsque la cavité est en regard d’un espace d’admission 16 ; une cavité refoule le fluide lorsque la cavité est en regard d’une lumière de refoulement 1 1 .
La surface interne du conduit 12 de la couronne 10 forme une surface de came 18, qui, à mesure que le rotor 12 tourne, vient agir sur les palettes 30 - en raison du décalage entre l’axe principal 100 de rotation du rotor 20 et l’axe central 101 du conduit 12. Pour une certaine palette 30, lorsque la distance entre le rotor 12 et la surface de came 18 diminue, la surface de came 18 repousse la palette 30 vers l’intérieur du tambour 21 , maintenant ainsi l’étanchéité en bout de palette 30, entre deux cavités consécutives. Ensuite, pour une certaine palette 30, lorsque la distance entre le rotor 12 et la surface de came 18 augmente, la palette 30 est sollicitée vers l’extérieure du tambour 21 contre la surface de couronne 18, maintenant également l’étanchéité en bout de palette 30. Les palettes 30 sont sollicitées contre la surface de came 18 par divers moyens possibles, par exemple par des ressorts non représentés. Ainsi, le volume des cavités varie selon la position angulaire du rotor 20 par rapport à la couronne 10.
A mesure que le rotor 20 tourne autour de l’axe principal 100, le fluide tel que l’huile pénètre par un espace d’admission 16 dans une cavité à l’intérieur du conduit 12, délimité par deux palettes 30 consécutives. La rotation du rotor 20 entraîne la cavité vers un espace de refoulement 11 , augmentant la pression du fluide du fait de la réduction du volume de la cavité.
Les figures 3 et 4 montrent une vue en perspective d’un exemple de réalisation de la couronne 10 de la pompe 1. Entre deux espaces d’admission 16 et de refoulement 11 situés sur une même circonférence de la couronne, la couronne 10 comprend une zone d’étanchéité 19 définie par la paroi 13. Ainsi, lorsque le fluide est admis dans une cavité par un espace d’admission 16, le fluide ne peut pas fuir de la cavité lorsque cette dernière est entraînée en rotation par le rotor et qu’elle est en regard de la zone d’étanchéité 19 ; le fluide n’est refoulé que lorsque la cavité est en regard de l’espace de refoulement 1 1 . En raison du décalage entre les axes 100 et 101 , la couronne 10 comporte une partie 23 de paroi 13 plus épaisse et une partie 22 de paroi 13 plus fine ; chacune des parties 23 et 22 comporte une zone d’étanchéité 19. De même, entre deux espaces d’admission 16 et entre deux espaces de refoulement 11 le long de l’axe principal 100, la couronne 10 comprend une zone d’étanchéité 19 définie par la paroi 13. Ainsi, le fluide admis dans une cavité en regard d’un espace d’admission 16 ne peut fuir en direction d’une cavité voisine le long de l’axe principal 100.
Lorsque le fluide est refoulé du conduit par un espace de refoulement 11 , une pulsation de pression se produit. La pompe 1 étant une pompe volumétrique, elle assure un débit. La pression de sortie est le résultat des pertes de charges du circuit aval et du débit imposé. Par conséquent, les pulsations de pression reviennent à des pulsations de débit. Si le débit refoulé n’est pas constant, alors il y aura aussi des variations (pulsations) de pression en sortie du groupe 5 de lubrification. Ces pulsations peuvent notamment être dues à la compressibilité du fluide. Pour réduire, voire annuler, les pulsations de pression, la couronne 10 comprend une rainure 15 visible sur les figures mettant les cavités à la pression de l’espace de refoulement 1 1 lors de la rotation du rotor 20. Une telle rainure 15 assure une mise en pression progressive de la cavité du conduit 12 avant le refoulement du fluide. Ceci permet d’éviter la casse prématurée d’un ou plusieurs équipements du circuit d’huile et aussi d’éviter le surdimensionnement des équipements pour éviter la casse.
En étant déjà à haute pression au moment où la cavité refoule, la réduction du volume de la cavité lors de la rotation du rotor 20 permet de refouler directement le fluide. Sans les rainures 15, les premiers instants de réduction du volume de la cavité servent uniquement à mettre le fluide à pression (par compression/réduction du volume de la cavité). Il y a donc un délai durant lequel la cavité ne refoule pas ce qui induit des variations de débit (et donc des pulsations de pression) en sortie de la pompe 1 . La présence des rainures 15 permet donc d’amorcer un refoulement et réduire, voire annuler, les pulsations de pression.
Plus spécifiquement, la rainure 15 traverse radialement la paroi 13 et débouche dans l’espace de refoulement 11 , selon la circonférence de la couronne 10. La rainure 15 s’étend sur une partie de la zone d’étanchéité 19 définie dans la paroi 13 entre un espace d’admission 16 et un espace de refoulement 11 de fluide. La présence de la rainure 15 dans la zone d’étanchéité rompt l’étanchéité d’une cavité de fluide, entre l’entrée et la sortie mais permet une mise à pression de la cavité avant son refoulement, en direction de l’espace de refoulement 11. En d’autres termes, selon le sens de rotation du rotor 20 dans le conduit 12, le fluide est admis au travers d’un espace d’admission 16 dans une cavité entre deux palettes 30 puis la cavité est dirigée vers un espace de refoulement 11 ; la rainure 15 étant dans la zone d’étanchéité entre les espaces d’admission 16 et de refoulement 1 1 , en amont de l’espace de refoulement 11 , la rainure permet de mettre la cavité de la pompe à la pression de sortie tout en limitant les fuites et le refoulement du fluide.
Selon les figures 3 et 4, les rainures 15 sont à une extrémité 14 des espaces de refoulement 11 , en amont des espaces de refoulement 11. 11 s’agit de l’extrémité atteinte en premier par la cavité du conduit ou cours du mouvement de rotation du rotor 20. Alternativement ou en combinaison, les rainures 15 peuvent être aussi à une extrémité des espaces de refoulement 11 , en aval des espaces de refoulement 11 . La présence de la forme en rainure débouchant dans l’espace de refoulement, permet des variations de pression progressives dans l’espace de refoulement. La présence de la ou des rainures en amont et/ou en aval permet une variation de pression progressive de la cavité et de réduire les charges mécaniques dans les composants du circuit de lubrification dues aux variations brusques de pression.
Les dimensions d’une rainure 15 sont suffisamment faibles pour limiter les fuites (ou un débit de retour) tout en assurant une mise à pression progressive de la cavité avant sont refoulement. Une rainure de trop grande dimension conduirait à des fuites non acceptables alors qu’une rainure trop petite n’aurait pas d’effet de mise à pression de la cavité. Pour cela, la hauteur cumulée des rainures 15 est comprise entre 1 et 15% de la hauteur de la couronne 10. La rainure 15 a une forme allongée. La rainure 15 est un orifice de forme allongée. La rainure 15 a une forme allongée selon la circonférence de la couronne 10 (et de la paroi 13). La rainure 15 est une entaille en long dans la paroi 13. La rainure 15 est une entaille en long dans la paroi 13, selon la circonférence de la couronne 10. La rainure 15 a une dimension dans une direction (circonférentielle de la couronne 10 et la paroi 13) plus importante qu’une dimension dans une autre direction (selon l’axe central 101 de la couronne 10). La rainure 15 a une longueur et une hauteur, la longueur étant supérieure à 1 10% de la hauteur. La longueur de la rainure 15 est une dimension selon la circonférence de la couronne 10 (et de la paroi 13). En d’autres termes, la longueur de la rainure 15 est selon une directrice de la couronne 10 de forme cylindrique. La hauteur de la rainure 15 est une dimension selon l’axe central 101 de la couronne 10. En d’autres termes, la hauteur de la rainure 15 est selon une génératrice de la couronne 10 de forme cylindrique. La rainure 15 traverse radialement la paroi 13 et débouche à une extrémité de sa plus grande dimension dans l’espace de refoulement 11 , selon la circonférence de la couronne 10. La rainure est un orifice long selon une direction et étroit selon une autre direction. La forme et la disposition de la rainure au travers de la paroi et par rapport à l’espace de refoulement 11 assure une mise à pression progressive de la cavité avant sont refoulement. Alternativement ou en combinaison, la forme et la disposition de la rainure au travers de la paroi et par rapport à l’espace de refoulement 11 assure une variation de pression progressive de la cavité après sont refoulement.
Les rainures 15 sont positionnées en fin de zone d’étanchéité 19 en amont de l’espace de refoulement 11 , dans le sens de rotation du rotor 20. Cette zone d’étanchéité 19 peut, en fonction de la conception de la couronne 10, correspondre à la partie 22 plus fine de la paroi 13 (comme cela est visible sur les figures 3 et 4) mais peut aussi être dans la partie 23 plus épaisse de la paroi 13. Les rainures 15 peuvent aussi être positionnées en début de zone d’étanchéité 19, en aval de l’espace de refoulement 1 1 , dans le sens de rotation du rotor 20.
Les rainures 15 peuvent par exemple être obtenues par une procédé de fraisage, d’électroérosion ou de découpe fil, permettant de maîtriser les dimensions des rainures et d’obtenir des dimensions appropriées. Une rainure de trop grande dimension conduirait à des fuites non acceptables alors qu’une rainure trop petite n’aurait pas d’effet de mise à pression de la cavité.
Les éléments de la pompe 1 tels que le rotor 20, les tourillons, 22, le tambour 21 , les palettes 30 et la couronne 10 peuvent être en acier ; les paliers 40 peuvent être en bronze.
L’invention se rapporte aussi au circuit 2 de lubrification comprenant la pompe 1 et une turbomachine d’aéronef. Les rainures 15 permettent de réduire, voire annuler, les pulsations de pressions dans le circuit de lubrification. Ceci est sans impact sur les interfaces avec la pompe. Ceci permet aussi une meilleure circulation du fluide et d’éviter une casse prématurée d’un ou plusieurs équipements du circuit d’huile. Cela offre une durée de vie plus grande aux équipements. On évite aussi le surdimensionnement des équipements et donc l’augmentation globale de la masse de la turbomachine. La présente invention a été décrite en relation avec des modes de réalisations spécifiques, qui ont une valeur purement illustrative et ne doivent pas être considérés comme limitatifs. D’une manière générale, il apparaîtra évident pour un homme du métier que la présente invention n’est pas limitée aux exemples illustrés et/ou décrits ci-dessus.

Claims

Revendications
1 . Pompe à fluide pour turbomachine d’aéronef, comprenant
- Une couronne (10) traversée par un conduit (12) selon un axe central (101 ), la couronne (10) étant immobile et comportant une paroi (13),
- Un rotor (20) entrainé en rotation par rapport à la couronne (10) selon un axe principal (100) décalé par rapport à l’axe central (101 ),
- Des cavités entre la couronne (10) et le rotor (20), le volume des cavités variant selon la position angulaire du rotor (20) par rapport à la couronne
(10),
- Un espace d’admission (16) pour l’admission du fluide dans les cavités et un espace de refoulement (1 1 ) pour le refoulement du fluide depuis les cavités, la pression dans l’espace de refoulement (11 ) étant plus élevée que la pression dans l’espace d’admission (16), les espaces de refoulement (1 1 ) et d’admission (16) étant radiaux et traversant la paroi (13),
- Une rainure (15) mettant les cavités à la pression de l’espace de refoulement (1 1 ) lors de la rotation du rotor (20), la rainure traversant radialement la paroi (13) et débouche dans l’espace de refoulement
(11 ).
2. Pompe (1 ) selon la revendication 1 , dans laquelle la rainure a une forme allongée selon une circonférence de la paroi (13).
3. Pompe (1 ) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la rainure 15 a une longueur et une hauteur, la longueur étant supérieure à 1 10% de la hauteur.
4. Pompe (1 ) selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre une zone d’étanchéité (19) entre l’espace d’admission (16) du fluide et l’espace de refoulement (1 1 ) du fluide, la rainure (15) s’étendant sur une partie de la zone d’étanchéité (19). Pompe (1 ) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la rainure (15) débouche dans l’espace de refoulement (11 ), en amont ou en aval de l’espace de refoulement (1 1 ), dans le sens de rotation du rotor (20). Pompe (1 ) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la paroi (13) comporte une zone d’étanchéité (19) entre l’espace d’admission (16) du fluide et l’espace de refoulement (11 ) du fluide, la rainure (15) s’étendant sur une partie de la zone d’étanchéité. Pompe (1 ) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une pluralité d’espaces de refoulement (11 ) avec chacun une rainure (15) traversant radialement la paroi (13) de la couronne et débouchant dans l’espace de refoulement (1 1 ) respectif, la hauteur cumulée des rainures (15) selon la direction axiale de la couronne (10) est comprise entre 1 et 15% de la hauteur de la couronne selon la direction de l’axe central (101 ). Pompe (1 ) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la ou les rainures (15) sont obtenues par une procédé de fraisage, d’électroérosion ou de découpe fil. Pompe (1 ) selon l’une des revendications précédentes, comprenant des palettes (30) mobiles sur le rotor selon une direction radiale du rotor, et s’étendant jusqu’à la couronne, les palettes définissant entre elles les cavités. Circuit (2) de lubrification de turbomachine d’aéronef, comprenant au moins une pompe (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes, la rainure mettant les cavités à la pression de l’espace de refoulement (11 ) et à la pression du circuit en aval de la pompe.
11 . Turbomachine d’aéronef, comprenant le circuit (2) de lubrification selon la revendication précédente.
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