Brevet FR2482658A1 — publié le 19811120

La présente invention se rapporte à un disposi- tif de secours à brouillard d'huile, incorporé dans le cir- cuit de graissage principal d'un palier ou d'un réducteur d'un moteur à turbine à gaz; elle vise, plus particuliè- rement, un dispositif de lubrification de secours pour la distribution d'un jet pulvérisé de lubrifiant, de fa- çon à engendrer des gouttelettes très petites d'huile uni- formément réparties sur la portée ou le palier, pendant un lap de temps limité après une défaillance du disposi- tif/d'alimentation en lubrifiant. Dans les moteurs à turbine à gaz, du type uti- lisé dans les avions à grande vitesse, les arbres en ro- tation sont supportés dans des bottes de paliers permet- tant leur rotation par rapport aux éléments de chàssis du moteur. Ces paliers doivent donc être continuellement alimentés en lubrifiant. En général, le circuit principal de distribution de lubrifiant comprend un grand réservoir de lubrifiant et des pompes sont prévues pour distribuer le lubrifiant, par l'intermédiaire de conduits, aux dif-- férents paliers et réducteurs. Ces derniers sont en gé- néral logés à l'intérieur de bacs fermés, de sorte que l'huile recueillie au fond de chaque bac est renvoyée au réservoir principal par des dispositifs de balayage, après quoi le lubrifiant est à nouveau refoulé par pom- page dans un circuit fermé et renvoyé aux paliers ou ré- ducteurs. On comprend qu'il est très important que les paliers mobiles ou les réducteurs soient lubrifiés con- tinuellement, afin d'éviter une détérioration rapide par grippage des parties en mouvement relatif. Les différents éléments du dispositif principal d'alimentation en lubri- fiant sont en général, du fait de leur dimension, logés à l'extérieur du carter du moteur, o ils sont exposés à être endommagés. Par exemple, dans le cas d'un moteur à turbine à gaz équipant un avion militaire, les élé- f35 ments extérieurs du dispositif principal de lubrifica- tion sont vulnérables au feu de l'ennemi. Il est clair que, dans le cas d'une rupture ou d'une fuite dans les conduits de lubrifiant ou les éléments du dispositif prin- cipal de distribution de lubrifiant, la pression d'huile et le débit vers les paliers ou réducteurs individuels sont rapidement interrompus. Par suite, la poursuite du fonctionnement du moteur à turbine à gaz provoque rapi- dement un grippage des paliers et/ou des réducteurs, ce qui met le moteur hors service. Suivant l'art antérieur, pour que le moteur à turbine à gaz et l'avion puissent continuer - à fonctionner en sécurité pendant un laps de-temps limité après une rupture ou une fuite d'un élément du dispositif principal de lubrification, un réservoir d' huile de secours est utilisé pour fournir du lubrifiant à une partie à lubrifier, pendant un temps limité après la défaillance du dispositif principal de distribution de lubrifiant. La présence d'un réservoir d'huile de secours est impérative en particulier pour des appareils militaires opérant dans des conditions de combat et, en général, on prévoit de placer une pluralité de réser- voirs d'huile de secours en des points stratégiques du moteur à turbine à gaz de l'avion, au voisinage des pa- liers el/réducteurs. Habituellement, chaque réservoir de secours est rempli à partir du circuit principal de dis- tribution d'huile et peut comporter un conduit de distri- bution gravitaire ou des moyens à pression d'air pour envoyer un flux d'huile aux paliers, la distribution d' huile à partir de chaque réservoir dejsecours étant en général interrompue en fonctionnement normal par une série de clapets. Dans le cas d'une disparition de la pression d'huile ou de la distribution, une commande ma- nuelle ou automatique des clapets est nécessaire pour ouvrir la distribution dhuile de secours. Un tel dispo- sitif de secours présente un inconvénient, en ce que 1' isolement des réservoirs de secours pendant le fonction- nement normal du moteur provoque une stagnation de 1' huile qui aboutit progressivement à une dégradation thermique de cette huile. D'autre part, le système de distribution gravitaire de la plupart des dispositifs u- suels de distribution d'huile de secours ne peut pas assu- rer un flux d'huile suffisant pour lubrifier correctement les surfaces en contact des parties lubrifiées et il ne fournit pas un débit d'air de refroidissement aux parties lubrifiées. On connait également un dispositif de distri- bution d'huile de secours qui comprend un réservoir d'hui- le à proximité de la partie lubrifiée, des conduits ve- nant du réservoir de secours ayant une sortie située près du palier à lubrifier. Un flux d'air sous pression est admis continuellement autour de ladite sortie du réser- voir de secours, pour créer une succion à cet endroit a- fin d'aspirer le lubrifiant à travers le conduit, à la fois en fonctionnement normal et en fonctionnement de secours lorsque la source principale d'huile n'est plus disponible. Par suite, dans ce dispositif de lubrifica- tion de secours, le réservoir de secours est continuel- lement vidé de lubrifiant pendant le fonctionnement nor- mal du moteur de l'avion. La présente invention a pour objet un dispo- sitif perfectionné de distribution d'huile de secours capable de fournir au palier ou autres parties à lubri- fier, pendant un temps limité après la défaillance du dispositif principal de distribution de lubrifiant, un jet sous pression de brouillard lubrifiant sous forme de petites gouttelettes d'huile uniformément distribuées sur le palier, afin d'empocher le grippage des parties en mouvement relatif et d'éviter ainsi une mise hors service catastrophique du moteur. L'invention vise également un dispositif de distribution d'huile de secours, dans lequel le réser- voir d'huile de secours est disposé dans le circuit re- liant la source principale de lubrifiant et le palier, de sorte que l'huile, contenue dans le réservoir de se- cours, circule continuellement et ne risque donc pas de stagner. La présente invention a encore pour objet un dis- positif de distribution d'huile de secours, dans lequel 1' huile est aspirée dans un réservoir d'huile de secours et est pulvérisée sous forte pression, afin de former des gout- telettes extrêmement petites d'huile, qui sont uniformé- ment réparties sur le palier de manière à augmenter le laps de temps pendant lequel le dispositif de lubrification de secours est efficace. Le dispositif suivant l'invention a encore pour avantage d'agir complètement dès qu'il se produit une dé- faillance du dispositif principal de distribution de lu- brifiant. Le dispositif de secours à brouillard d'huile suivant l'intention, incorporé dans le circuit principal de lubrification d'un moteur à turbine à gaz d'avion, com- prend un réservoir auxiliaire qui est intercalé dans les moyens de liaison entre la source principale de lubrifiant sous pression et la buse de distribution d'huile sur un palier ou un réducteur. La buse est conçue pour diriger un jet d'huile sur la portée, lorsque le dispositif princi- pal de lubrification est en service normal, ou un brouil- lard de lubrifiant constitué pardu lubrifiant aspiré dans le réservoir de secours et par de l'air à haute pression, lorsque le dispositif principal de distribution de lubri- fiant est en panne. Un tiroir distributeur fait communi- quer le réservoir de secours à un évent atmosphérique, ainsi qu'une source d'air comprimé à la buse d'aspiration à air moteur. En cas de panne du dispositif principal de lubrification, le tiroir est actionné de façon à ce que l'air comprimé soit envoyé à la buse qui, par effet d' aspiration induite,- prélève l'huile restant dans le ré- servoir de secours. Le tiroir relie également le réser- voir de secours à l'évent atmosphèrique,ce qui permet un réglage effectif de la quantité d'huile aspirée dans le réservoir de secours. De cette façon, le dispositif de secours de lubrification à brouillard d'huile produit une projection ultrasonique de gouttelettes d'huile à la sortie de la buse, ce qui engendre des gouttelettes extrê- mement petites d'huile uniformément distribuées sur le palier ou le réducteur. La commande du tiroir peut être effectuée par un piston à équilibre de pression, ou par des électrovannes déclenchées par une basse pression de huile dans le dispositif principal de distribution ou par un échauffement excessif du palier ou du réducteur. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront aux hommes de l'art à la lecture de la des- cription de sa forme de réalisation, non limitative, re- présentée sur les dessins annexés.. Fig. 1 est un schéma du dispositif de grais- sage de secours à brouillard d'huile, conforme à la pré- sente invention, lorsque le dispositif principal de lu- brification est complètement en service. Fig. 2 représente schématiquement le tiroir de commande suivant l'invention, lorsque le dispositif principal de distribution de lubrifiant est en service normal comme représenté sur la figure 1. Fig. 3 est un schéma du dispositif de lubri- fication de secours à brouillard d'huile suivant l'inven- tion, lorsque le dispositif principal est indisponible et que le dispositif de distribution de lubrifiant de se- cours est entièrement en service et Fig. 4 représente schématiquementle tiroir suivant l'invention, pendant la période de fonctionne- ment du dispositif de secours comme représenté sur la figure 3. Le dispositif de distribution de lubrifiant suivant l'invention, représenté sur les figures 1 et 2, est désigné globalement par le repère 10. Il a pour fonc- tion d'alimenter en lubrifiant un palier 12 qui suppor- te un arbre rotatif 14 d'un moteur à turbine à gaz d' avion par exemple. Le palier 12 peut être enfermé dans une boite de palier, non représentée, comportant un conduit de balayage d'huile pour recycler le lubri- fiant envoyé au palier 12 vers le réservoir principal, non représenté, du dispositif 10 de distribution. Bien que le dispositif de distribution de lubrifiant suivant l'invention soit décrit avec référence à un palier de moteur, il est entendu que l'invention peut s'appliquer à tout autre élément de moteur nécessitant une lubrifica- tion. Le dispositif 10 de distribution de lubrifiant comprend une source principale de fluide sous pression, venant par exemple d'un réservoir principal d'alimen- tation, non représenté, et des moyens de pompage appro- priés, non représentés, qui sont désignés sur la figure 1-par "arrivée d'huile" et qui sont raccordés à un con- duit 20 aboutissant à une buse 22 d'aspiration à air mo- teur. Cette buse est située près du palier 12 et dirige un jet 26 d'huile sur ce dernier. La buse aspirante à air 22 est de construction sensiblement tubulaire et com- porte deux passages allongés 28 et 30, aboutissant à une sortie 32 de plus grande section. Le conduit 20 est raccordé au passage 28. Pendant le fonctionnement normal du dispositif 10 de distribution de lubrifiant, l'huile sous pression passe par le conduit 20, le passage 28 de la buse 22 et arrive sur le palier 12. Le dispositif de secours à brouillard d'huile suivant l'invention est incorporé dans le dispositif 10 de distribution d'huile et en constitue4ne partie. Il comprend un réservoir d'huile de secours 40, disposé en série dans le conduit 20. Par suite, pendant le fonction- nement normal du dispositif 10, le lubrifiant sous pres- sion qui est distribué par le conduit 20 traverse égale- ment le réservoir d'huile de secours 40, puis le passage 28 de la buse d'aspiration à air 22 et il estpulvérisé sous forme du jet 26 sur le palier 12. Le lubrifiant con- tenu dans le réservoir d'huile de secours 40 est donc constamment renouvelé et évacué, ce qui évite la stag- nation du lubrifiant dans le réservoir 40 et sa dégra- dation par la chalètr engendrée par le moteur0 De préfé- rence, le réservoir d'huile de secours 40 est situé à proximité du palier 12 et il a une dimension appropriée pour contenir environ 100 cm3 d'huile, de sorte qu'il est assez petit pour être facilement placé à l'intérieur des limites du carter de moteur. Le dispositif de graissage de secours à brouillard d'huile comprend également un dis- tributeur de commande de/secours 50 (voir figures l et 2) qui peut être du type à tiroir. Le tiroir 50 peut être du type à piston à équilibre de pression et il comprend un corps cylindrique extérieur 52 dans lequel peut coulisser un piston 54. Une extrémité 56 du corps cylindrique 52 comporte un orifice 58 qui communique par un conduit 21 avec la source d'huile sous pression venant du réservoir d'alimentation principal. L'orifice 58 débouche dans la chambre intérieure du cylindre, contre l'extrémité gauche 60 du piston 54. L'extrémité opposée de ce piston porte un prolongement 62, traversé par un seul orifice 64. La partie cylindrique 52 du corps du distributeur est tra- versée par deux passages 70 et 72. Un orifice 53 fait communiquer le passage 70 avec la chambre, du côté droit du piston 54. Pendant le fonctionnement normal du dispositif de distribution de lubrifiant, l'huile sous pression venant de la source d'alimentation principale exerce une pression contre l'extrémité 60 du piston, de sorte que ce dernier est en butée vers la droite, comme représenté sur la figure 2, et que le prolongement 62 du piston ob- ture effectivement les passages 70 et 72. Dans cette si- tuation, la force exercée par l'huile sous pression con- tre l'extrémité 60 du piston 54 est supérieure à la for- ce exercée par l'air comprimé appliqué à l'extrémité droi- te du piston 54 par l'intermédiaire de l'orifice 53. L' extrémité supérieure 70A du passage 70 est reliée à une source d'air comprim é,par un conduit d'alimentation 84, tandis que la partie inférieure 70B du passage 70 est raccordée par un conduit 86 au passage allongé 30 dans la buse d'aspiration 22. La partie supérieure 72A du passage 72 est reliée à l'atmosphère par un conduit 80, 2X82658 tandis que la partie inférieure 72B est raccordée par un conduit 82 au réservoir d'huile de secours 40. Comme indiqué plus haut, pendant le fonctionne- ment normal du dispositif principal 10 de distribution de lubrifiant, le prolongement 62 du piston 54 est dis- posé comme représenté sur la figure 2, de façon à obtu- rer les passages 70 et 72. Cela empêche la mise à l'at- mosphère du réservoir d'huile de secolrs par les con- duits 80 et 82 et empêche également la source d'air com- primé venant du conduit 84 d'être reliée à la buse d'as- piration 22. En cas de panne, par exemple de fuitWou de rupture dans le réservoir d'huile principal ou dans les moyens de pompage pour mettre sous pression la source principale de lubrifiant, la pression et le débit dans le conduit 20 diminuent rapidement.-Le risque de rupture ou de fuite d'un composant quelconque du dispositif prin- cipal de distribution d'huile est particulièrement im- portant dans les avions militaires en mission de combat, car les éléments de distribution d'huile qui sont en général situés à l'extérieur du carter de moteur sont davantage exposés à des détériorations par le feu en- nemi. Il est évident que, sans lubrification, l'arbre 14 tournant à grande vitesse grippe rapidement ou que le palier 12 se détériore, ce qui peut entrainer une panne catastrophique du moteur. Le dispositif de se- cours de distribution de brouillard cfhuile suivant l'in- vention est conçu pour envoyer au palier 12, pendant un laps de temps limité, un jet ultrasonique de lubrifiant à haute pression, ainsi qu'un flux d'air comprimé capa- ble de refroidir le palier 12 pendant la-période limi- tée d'action du jet de graissage sous pression. Lors d'une panne, la pression envoyée à 1' orifice 58 du distributeur 50 diminue/apidement, ce qui permet au piston 54 à équilibre de pression de se dé- placer vers la gauche, à la position représentée sur la figure 4, du fait de la pression admise par l'orifice 53. En variante, la manoeuvre du distributeur à tiroir 50 peut être commandée par électrovanne, en réponse à la di- minution rapide de pression de l'alimentation principale en huile ou à un détecteur de température qui peut étreprévu au voisinage du palier 12 pour envoyer un signal de déclen- chement à une électrovanne appropriée, afin de déplacer le piston 54 à la position représentée sur la figure 4. Dans la situation représentée sur les figures 3 et 4,- le dispositif de secours de graissage à brouillard d'huile est en service et les passages 70 et 72 sont ouverts, 1' ouverture 64 étant alignée avec le passage 70. Dans cet- te situation, le réservoir d'huile de secours 40 est mis à l'atmosphère par les conduits 82 et 80 qui se raccor- dent à travers le passage 72, D'autre part, lVair com- primé est admis par le conduit 84, à travers le passage à l'orifice 53, Il est également envoyé, par l'inter- médiaire du conduit 86, au passage 30 dans la buse d'as- piration à air 22. L'air comprimé à haute pression qui traverse le passage 30 débouche dans la sortie 32 de plus grande section, ce qui engendre effectivement un vide partiel dans la buse 22, de façon à aspirer le lubrifiant du réservoir d'huile de secours 40 par 1' intermédiaire du conduit 20 et du passage 28. Le fait que le réservoir d'huile de secours 40 soit relié à 1' atmosphère assure que l'extraction de l'huile de se- cours du réservoir 40 s'effectue à un débit réglé, afin de prolonger la lubrification de secours d4balier 12 pendant un temps suffisant pour que le pilote de l'a- vion puisse prendre les mesures de sauvetage nécessai- res. Le mélange de l'air comprimé et de l'huile aspirée dans le réservoir d'huile/de secours 40 engendre un fin brouillard de petites gouttelettes d'huilé 90 (voir figure 3) envoyé sur le palier 12. Le brouillard 90 de graissage de secours se maintient automatiquement et frappe les surfaces de contact du palier 12 à un faible débit réglé, jusqu'à ce que le réservoir d'huile de se- 248265u cours 40 soit vide. On considère qu'avecun réservoir d' huile de secours 40 ayant une capacité de 100 cm3 d'huile environ, le dispositif de secours à brouillard d'huile peut fonctionner pendant une demi-heure environ. Pendant ce temps, le brouillard 90 à haute pression, dirigé sur le palier 12, assure une lubrification suffisante pour maintenir un bon fonctionnement du palier 12. De plus, I' air sous pression aide efficacement au refroidissement du palier. On voit que la présente invention procure un dispositif de graissage de secours à brouillard d'huile qui fait partie intégrante du dispositif de graissage prin- cipal d'un moteur à turbine à gaz et qui fonctionne comme générateur de brouillard lubrifiant en cas de panne du dispositif de graissage principal. Le dispositif de grais- sage de secours à brouillard d'huile peut être utilisé pour des paliers ou des réducteurs d'un moteur à tur- bine à gaz et le réservoir auxiliaire ou de secours a une capacité suffisante pour assurer la lubrification du palier pendant trente minutes environ après la défaillan- ce du dispositif de graissage principal. Le dispositif suivant l'inventiorfproduit un choc ultrasonique de l'hui- le à sa sortie de la buse 22, ce qui engendre des gout- telettes extrêmement petites d'huile uniformément ré- parties sur le palier. De plus, le flux d'air comprimé dirigé sur le palier provoque un refroidissement effi- cace du palier, pendant le fonctionnement en secours. Le dispositif de secours de distribution de brouillard d'huile peut être actionné par un piston à équilibre de pression ou par une électrovanne appropriée déclenchée par une basse pression d'huile dans le dispositif d'a- limentation principal. L'électrovanne peut également être déclenchée par des détecteurs appropriés de tem- pératures excessives du palier. Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées à la forme et la construction du dispositif suivant l'irkention, sans sortir du cadre de celle-ci. 1 1 REVENDICATIONS 1. Dispositif de/raissage de secours à brouillard dé huile, pour distribuer un jet de lubrifiant pulvérisé sous pression à une partie lubrifiée, pendant un temps limité après la défaillance d'un dispositif de graissage princi- pal, caractérisé en ce qu'il comprend: une source de lu- brifiant sous pression; une buse aspirante (22) à air mo- teur, orientée de façon à diriger un jet de lubrifiant ou' un brouillard de lubrifiant sur la partie lubrifiée (12); un conduit (20)reliant la source de lubrifiant sous pres- sion à la buse; un réservoir (40) de lubrifiant de se- cours, placé dans ce conduit entre la source de lubri- fiant sous pression etla buse; un évent (80) de mise à l'atmosphère; une source d'air comprimé; et des moyens de commande (50) qui relient: 10 la mise à l'atmosphère avec le/réservoir de lubrifiant de secours, et 20 la source d'air comprimé avec la buse d'aspiration à air, ces mo- yens de commande étant raccordés à la source de lubri- fiant sous pression, de façon à ce qu'ils interviennent, lorsque le dispositif de graissage principal fonctionne, pour empêcher le passage de l'air comprimé de la source d'air comprimé à la buse d'aspiration et empêcher la mise à l'atmosphère du réservoir de lubrifiant de secours, tandis qu'ils interviennent, en cas de panne du dispo- sitif de graissage principal, pour mettre à l'atmosphère le réservoir de lubrifiant de secours et admettre simul- tanément l'air comprimé de la source d'air comprimé à la buse d'aspiration à air, de sorte que l'air comprimé traversant la buse crée alors une aspiration de lubri- fiant dans le réservoir de lubrifiant de secours et pro- duit un brouillard de lubrifiant et d'air sous pression vers la partie lubrifiée. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractéri- sé en ce que les moyens de commande comprennent un distri- buteur à tiroir comportant un corps cylindrique extérieur (52) et un piston (54) monté coulissant à l'intérieur, le cylindre comportant une pluralité de passages alignés (70) (72) traversant le corps, ces passages étant raccordés à l'évent de mise à l'atmosphère, à la source d'air comprimé, au réservoir de lubrifiant de secours et à la buse d'as- piration à air, la position du piston coulissant étant fonction de la pression de distribution de lubrifiant. 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, ca- ractérisé en ce que la buse d'aspiration à air comprimé moteur est sensiblement tubulaire et comporte deux passa- ges (28) (30) débouchant dans un passage principal de sor- tie (32) de plus grande section, un des passages (28) étant raccordés au conduit (20) de liaison avec la source de lubrifiant sous pression et l'autre passage (30) étant raccordé au conduit (86) de liaison avec la source d'air comprimé. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que le volume du réser- voir de lubrifiant de secours est de l'ordre de 100 cm3 5. Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que le lubrifiant est de l'huile. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que le distributeur à tiroir est du type à équilibre de pression, la position du piston coulissant dépendant de la chute de pression d' huile et de l'introduction de la pression d'air comprimé. qui agit sur le piston à équilibre de pression. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que la position du piston coulissant est déterminée en fonction de la température de la partie lubrifiée.