Brevet FR2110172A1 — publié le 19720602

La présente invention est relative à un système de circulation d'huile dans un moteur à turbine-à gaz ou turboréacteur et elle porte plus généralement sur les moteurs à turbine à gaz équipés de ce système de circulation d'huEe. 5 Selon l'invention, le système de circulation d'huile pour turboréacteurs comprend un réservoir d'huile, un réfrigérateur d'huile; des moyens d'alimentation d'un point d'utilisation en huile en provenance du réservoir et des moyens assurant le retour de l'huile dans le réservoir par l'intermédiaire du réfrigé-, 10 rateur; ce système étant caractérisé en ce que le réservoir d'hui> le est limité par une première paroi qui constitue sa paroi extérieure, le réfrigérateur d'huile étant formé par un conduit de passage de forme allongée délimité par la paroi extérieure du réservoir et par une paroi externe, conduit par lequel l'huile chau-15 de peut s'écouler, en partant de l'une de ses extrémités en contact avec l'une des faces de ladite paroi externe, l'autre face de cette paroi externe étant exposée au contact d'un courant d'air relativement froid qui refroidit l'huile, l'autre extrémité du conduit de passage du réfrigérateur d'huile débouchant direc-20 tement dans le réservoir d'huile, pour assurer le retour dans ce réservoir de l'huile refroidie. De préférence, ladite paroi externe entoure complètement la paroi extérieure du réservoir, et cette paroi du réservoir est ondulée, de sorte qu'elle peut être fixée par les sommets de ses 25 ondulations à la paroi externe qui l'enveloppe, tout en ménageant des canaux de circulation d'huile. L'invention est particulièrement applicable aux turboréacteurs dans lesquels le ventilateur est mis en rotation par un rotor de turbine par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse. 30 Un tel moteur sera appelé ci-après "turboréacteur du type décrit". Dans un turboréacteur de ce genre, le réducteur de vitesse non seulement exige una alimentation en huile qui s'ajoute aux besoins en huile normaux du générateur de gaz, mais encore échauffe l'huile qui l'alimente, laquelle doit par suite être refroi-35 die„ Il s'ensuit que les capacités du réservoir et du réfrigérateur d'huile du moteur doivent être largement augmentées en comparaison de celles des réservoirs et des réfrigérateurs d'huile des moteurs ne comportant pas de réducteur de vitesse, de sorte que des problèmes se posent en ce qui concerne le logement d'élé-40 ments si volumineux Bt l'obtention pour le réfrigérateur d'huile jf.w ' COPY 71 35390 2 2110172 d'une surface d'échange de chaleur suffisante0 L'invention a pour objet la réalisation d'un système de circulation d'huile comprenant Ton réservoir et un réfrigérateur d'huile pour turboréacteurs du type décrit, n'entraînant pas des 5 augméntations excessives de poids et d'encombrement. Selon l'une des caractéristiques de l'invention, et dans un turboréacteur du type décrit le conduit du ventilateur est pourvu d'un diviseur de flux annulaire dont le rayon est voisin au rayon moyen du conduit^ une partie au moins de ce diviseur de 10 flux renfermant un réservoir et un réfrigérateur d'huile combinés, comme on le décrira par la suite, l'ensemble étant disposé de façon que la paroi externe soit constituée par la surface du diviseur de flux qui est exposée au flux d'air de by-pass dans le conduit» 15 Selon un mode de réalisation de l'invention, le réservoir et le réfrigérateur d'huile combinés sont logés seulement dans la partie arrière du diviseur. De préférence aussi, et puisque l'air de by-pass s'écoule contre les deux faces du diviseur, le réservoir d'huile forme un 20 anneau complet à l'intérieur de la paroi et le réfrigérateur d'huile comporte deux passages délimités par la paroi extérieure du réservoir d'huile sur l'un et l'autre côté de celui-ci, et respectivement par la paroi intérieure et par la paroi extérieure du diviseur. 25 D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui va suivre, description faite à titre purement explicatif et nullement limitatif, et avec référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe axiale d'un turboréacteur du 30 type décrit, conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe et à plus grande échelle de la partie arrière du diviseur logé dans le conduit du ventilateur du moteur de la figure 1; - la figure 3 montre une coupe transversale du diviseur 35 suivant lçfclan III-III de la figure 2 et à plus petite échelle; et - la figure 4 est une coupe faite dans le réservoir d'huile, à l'aplomb de la soupape qui envoie l'huile dans le réfrigérateur. La figure 1 représente un turboréacteur du type décrit, comprenant un générateur de gaz 1 et un ventilateur avant 2 logé 40 dans un conduit d'entrée d'air annulaire 3 délimité patr un 71 35390 2110172 capotage extérieur 4- et par le générateur de gaz U3e générateur de gaz peut être de tout type connu, et sa construction particulière ne fait pas partie de l'invention. La fonction de ce générateur est de mettre en rotation le ventilateur et de fournir 5 une poussée réactive de gaz chauds, par l'intermédiaire d'une tuyère de propulsion 6. Le ventilateur est mis en rotation par le générateur de gaz, par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse 8, et il fournit un flux d'air propulsif à la sortie d'une tuyère de réaction 9<> 10 L'huile de lubrification du réducteur de vitesse 8 est contenue dans un réservoir d'huile 10 qui forme la partie arrière d'un diviseur d'air 11 annulaire portant un revirement d'insonorisation et qui est situé approximativement au milieu de la largeur du condui#!'entrée d'air 3« 15 Le réservoir d'huile est donc an nul a--re et il occupe tout l'espace délimité, dans la partie arrière du diviseur 11, par une paroi intérieure 12 qui constitue la paroi extérieure du réservoir. Cette paroi 12 est entourée, des >1eux côtés du réservoir d'huile, par une paroi extérieure 14- qui en est radialement dis-20 tante, et qui forme les conduits de passage annulaires de circulation de l'huile chaude, ces conduits constituant le réfrigérateur d'huile. La construction du réservoir et du réfrigérateur d'huile est mieux visible sur la figure 2. La paroi 12 est ondulée pour 25 lui donner plus de résistance, et elle est fixée à la paroi extérieure 14- des deux côtés du réservoir, par des cordons de soudure 16 correspondant aux sommets de ces ondulations lesquelles délimitent ainsi, entre lesdits cordons de soudure, une pluralité de canaux annulaires 18 dans lesquels circule l'huile à refroidir. 30 Le trajet suivi par l'huile est indiqué sur la figure 3. L'huile est extraite du réservoir par une tuyauterie 20 partant de sa partie inférieure (flèche A), au moyen d'une pompe 21 (figure 1). Elle est envoyée dans le réducteur de vitesse par une tuyauterie 22 (figure 1) et revient dans le réfrigérateur par une 35 tuyauterie 24- (figure 1) comportant une soupape 26 (flèche B). Ces tuyauteries et la soupape 26 sont logées dans le carénage de la structure 23 par laquelle le moteur est suspendu à une aile 25 de l'avion. Ainsi qu'on le voit sur la figure 3, l'huile passant par la 40 soupape 26 s'écoule (flèche C) dans les canaux 18 annulairesinté- 71 35390 4 2110172 intérieurs du réfrigérateur d'huile, et elle fait un tour complet dans ces canaux, ce qui la met en contact avec une large surface de la paroi extérieure du séparateur en vue de son refroidissement. Elle retourne ensuite dans l'intérieur du réservoir (flèche ^ D) en traversant une plaque 28 qui forme séparateur d'air. L'air entraîné est séparé de l'huile en partie par l'effet des forces centrifuges, et en partie du fait de l'écoulement de l'huile vers le "bas sur la plaque 28, autour des orifices 30 à "bord embouti que porte cette plaque. Tout l'air ainsi séparé de l'huile s'é-10 chappe par les trous 30, tandis que l'huile s'écoule sur la plaque 28 et retombe dans le réservoir. L'huile chaude est aussi envoyée par la soupape 26 dans les canaux annulaires 18 extérieurs, et elle circule dans ces canaux, en contact avec la paroi exté- -jgj rieure du séparateur. Il est prévu à l'autre extrémité des canaux/ 15 extérieurs une autre plaque 28 qui sépare l'air de l'huile et qui renvoie l'huile dans le réservoir (Flèche F), Un filtre séparateur final 31 est prévu autour d'un évent 33• On comprendra que, dans un turboréacteur à proportion élevée de flux de by-pass et dont le conduit de ventilateur a par 20 suite un grand diamètre, l'air de la surface du diviseur de flux qui est disponible pour le refroidissement&e l'huile est très importante et, du fait que l'air froid en provenance du ventilateur s'écoule des deux côtés de ce diviseur, la construction du réfrigérateur d'huile de l'invention lui assure une large capacité de 25 refroidissement. Le reste de la surface du" séparateur est utilisé comme support d'un revêtement d'insonorisation qui fait office de silencieux. La figure 4- montre la construction de la soupape 26, et la façon dont l'huile chaude est envoyée dans les canaux annulaires 30 18 du réfrigérateur. Cette soupape 26, qui fait corps avec le réservoir, est située au-dessus du diviseur, dans la structure de support 23. Son rôle est de court-circuiter le réfrigérateur d'huile et de diriger directement l'huile dans le réservoir, au cas où les ca-35 naux du réfrigérateur seraient obstrués. L'huile en provenancç&u réducteur de vitesse et qui revient par la tuyauterie 24 peut pénétrer par un orifice 32 dans une chambre 33 en communication avec les canaux 18 intérieurs du réfrigérateur, et par des orifices 34 et 35 dans une chambre 36 en 40 communication avec les canaux 18 extérieurs du réfrigérateur. 71 35390 5 2110172 L'orifice 34- est ménagé dans un piston 37 dont les deux faces, qui ont des diamètres différents, reçoivent la pression de l'huile chaude. En condition de marche normale, une légère perte de charge se produit dans l'orifice 34-, de sorte que la pression 5 qui s'exerce au-dessus du piston est légèrement inférieure à celle qui s'exerce au-dessous. Du fait de la différence des diamètres des deux faces du piston, et de l'action d'un ressort 38, le piston 37 est maintenu à sa position montrée sur la figure 4. Mais si les canaux 18 du réfrigérateur sont obstrués, par exemple par 10 un temps très froid qui provoque la congélation de l'huile dans ces canaux, les pressions qui s'exercent au-dessus et au-dessous du piston s'égalisent, et le piston se déplace vers le "bas du faât que la surface de sa face supérieure est plus grande. Ce mouvement vers le bas du piston découvre un orifice 40 par lequel 15 l'huile chaude s'écoule directement dans le réservoir. Cette huile chaude réchauffe ainsi le réservoir, et elle fait fondre l'huile congelée, ce qui permet à l'écoulement de l'huile de s'effectuer à nouveau autour du réfrigérateurj par les orifices 32, 34 et 35 rétablissant ainsi une différence de pression entre les 20 deux faces du piston. Le ressort 38 ramène alors le piston à sa position normale. Une autre caractéristique particulière de la soupape 26 consiste en ce qu'elle constitue l'orifice de remplissage du réservoir. Un clapet de retenue 42 monté à l'extrémité d'une tuyau-25 terie de remplissage 44 permet d'introduire de l'huile dans une-chambre 46, depuis laquelle l'huile s'écoule dans le réservoir par des conduits 48, 49 et 50. La chambre 33 entoure la tuyauterie d'entrée 24 de l'huile chaude, et elle communique avec les extrémités de tous les canaux 30 18, tout autour du séparateur. Outre qu'elle permet de ménager de larges surfaces de refroidissement dans tin réfrigérateur d'huile moins encombrant que ceux de type courant, et avec des partes de charge moindres, la construction du réservoir et du réfrigérateur d'huile conformes 35 à l'invention présente d'autres avantages. Elle supprime toutes les tuyauteries de retour entre le réfrigérateur et le réservoir et réduit ainsi les risques de fuites. De plus, si le réservoir d'huile n'est plus étanche, les fuites ne peuvent que parvenir dçuis le réfrigérateur. 40 Le réservoir et le .réfrigérateur conformes à 1'invention 71 35390 6 •2110172 sont protégés contre des chocs accidentels avec des oiseaux par la partie avant du diviseur d'air, qui porte un revêtement d'insonorisation. De plus, et du fait que la partie arrière de ce diviseur d'air s'amincit graduellement, le revêtement d'insonori-5 sation diminue d'épaisseur vers l'arrière, et absorbe donc avec moins d'efficacité, dans cette région, le bruit du ventilateur. Par conséquent, la perte d'insonorisation occasionnée par la disparition du revêtement d'insonorisation à l'arrière du diviseur d'air est moindre que si c'était la partie centrale de ce divi-10 seur d'air qui était utilisée pour loger le réservoir d'huile. La chaleur provenant du réfrigérateur réchauffe l'air refoulé par le ventilateur, et il peut s'ensuivre une légère augmentation de la poussée fournie par la tuyère 9. La séparation de l'air et de l'huile s'effectue dans le ré-15 frigérateur lui-même et, par suite, aucun séparateur indépendant n'est nécessaire. Diverses variantes de construction, toujours conformes à l'esprit de l'invention, sont évidemment possibles. Par exemple, il peut être suffisant de n'utiliser que l'une des faces du di-20 viseur d'air pour obtenir la réfrigération nécessaire, de sorte que le revêtement d'insonorisation pourra être plus important sur l'autre face de ce diviseur. Dans le mode de réalisation décrit, il est prévu des conduits annulaires et à canaux multiples, pour la circulation de 25 l'huile, mais ceci peut ne pas être nécessaire si la paroi intérieure 12 et la paroi extérieure 14 peuvent être faites suffisamment résistantes pour pouvoir supporter la pression intérieure qui leur est appliquée sans qu'il soit nécessaire d'y ménager des ondulations. 30 Si nécessaire, la paroi extérieure du réfrigérateur peut être ondulée ou cannelée, pour fournir une plus grande surface d'exposition au courant d'air qui la refroidit; mais une telle solution peut être préjudiciable à l'écoulement, dans le conduit d'entrée d'air, de l'air en provenance du ventilateur. 35 L'alimentation en huile du réducteur de vitesse et l'alimen tation normale en hile du moteur peuvent s'effectuer toutes deux par l'intermédiaire du réfrigérateur et, dans ce cas, les deux systèmes de circulation d'huile peuvent être séparés, l'un passant par les canaux annulaires extérieurs et l'autre par les canaux 40 annulaires intérieurs du réfrigérateur ceci pour que la circula 11 35390 2110172 tion ne soit pas nécessairement arrêtée dans les deux systèmes en cas d'endommagement d'une partie du réfrigérateur. Bien que, dans le système décrit, le réservoir d'huile et le réfrigérateur d'huile soient installés dans un diviseur d'air 5 annulaire logé dans le conduit de by-pass d'un turboréacteur à ventilateur, il est évident que la combinaison décrite d'un réfrigérateur et d'un réservoir d'huile peut aussi bien être réalisée sur une surface quelconque du conduit de by-pass d'un moteur à turbine à gaz ou turboréacteur ou même dans une aile d'avion. 10 Le moteur dans lequel l'invention est mise en application peut être un moteur à ventilateur avant ou à ventilateur arrière et, dans les deux cas, le diviseur d'air q- 15 Bien entendu, la présente invention .u'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, mais s'étend à toutes les variantes conformes à son esprit. 71 35390 8 2110172 REVENDICATIONS 1« Système de circulation d'huile pour moteur à turbine à gaz ou turboréacteurs comprenant un réservoir d'huile, un réfrigérateur d'huile, des moyens d'alimentation d'un point d'utilisa-5 tion En huile en provenance du réservoir, et des moyens assurant le retour de l'huile dans le réservoir par l'intermédiaire du réfrigérateur, ce système étant caractérisé en ce que le réservoir d'huile est limité par une première paroi qui constitue sa paroi extérieure, le réfrigérateur d'huile étant formé par un conduit 10 de passage de forme allongée délimité par la paroi extérieure du réservoir et par une paroi externe,: conduit par lequel l'huile chaude peut s'écouler, en partant de l'une de ses extrémités en contact avec l'une des faces de ladite paroi externe, l'autre face de cette paroi externe étant exposée au contact d'un courant 15 d'air relativement froid qui refroidit l'huile, l'autre extrémité du conduit de passage du réfrigérateur d'huile débouchant directement dans le réservoir d'huile, pour assurer le retour dans ce réservoir de l'huile refroidie. 2. Système de circulation d'huile selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que la paroi extérieure du réservoir d'huile est ondulée, et en ce que ladite paroi externe est fixée à cette paroi extérieure par legèommets de ses ondulations. 3. Système de circulation d'huile selon la revendication 2, caractérisé par un dispositif de dérivation par lequel l'huile 25 chaude en provenance d'un point d'utilisation peut être introduite directement dans le réservoir. 4. Turboréacteur caractérisé en ce qu'il est équipé d'un système de circulation d'huile conforme à l'une des revendications précédentes, et en ce qu'il comprend un ventilateur tour- 30 nant dans un conduit d'air et mis en rotation par un rotor du moteur, par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse, l'huile étact envoyée du réservoir dans le réducteur de vitesse, et revenant du réducteur de vitesse dans le réfrigérateur. 5* Turboréacteur selon la revendication 4, caractérisé en 35 ce que son conduit d'entrée d'air renferme un diviseur de flux, et en ce que le réservoir d'huile est logé à l'intérieur de ce diviseur, la paroi extérieure du réfrigérateur d'huile étant exposée au contact du courant d'air relativement froid qui s'écoule dans le conduit d'entrée d'air. 40 6. Turboréacteur selon la revendication 5» caractérisé en 71 35390 9 2110172 ce que le réservoir d'huile forme un anneau complet et en ce que la paroi extérieure du réfrigérateur d'huile entoure complètement le réservoir d'huile, des deux côtés du diviseur d'air, de sorte que les deux surfaces du réfrigérateur d'huile sont exposées au 5 contact du courant d'air qui s'écoule dans le conduit d'air. 7. Turboréacteur selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que 1'ensemble constitué par le réservoir et le réfrigérateur d'huile forme la partie arrière du diviseur d'air.