Brevet FR2697582A1 — publié le 19940506

Dispositif de détection de carburant dans un réservoir à huile d'un turboréacteur La présente invention concerne un dispositif pour détecter la présence de carburant dans un réservoir d'huile d'un turboréacteur. Le déclenchement et la poursuite d'un incendie à bord d'un avion font partie des événements les plus critiques que l'on puisse rencontrer S'il faut prévoir des dispositifs de lutte contre le feu, l'élimination des causes possibles est nécessaire. Les fluides susceptibles de s'enflammer sur une turbomachine sont, en tout premier lieu, le carburant, et, ensuite l'huile Il faut éviter à tout prix les fuites qui peuvent être dues, par exemple, à la mauvaise qualité des joints d'étanchéité mais aussi à des avaries de pièces mécaniques qui autorisent le passage éventuel de ces fluides. La plupart des turboréacteurs sont équipés d'un échangeur de chaleur huile/carburant monté sur le circuit de lubrification Si une fuite apparait entre les deux circuits de fluides, celle-ci permet, dans la majorité des cas, la circulation du carburant vers le circuit d'huile puisque le niveau de pression de carburant est plus élevé que la pression de l'huile. Les conséquences sont extrêmement fâcheuses La dilution de l'huile par le carburant fait croître les risques d'incendie interne du moteur particulièrement durant l'arrêt au sol lorsque l'étanchéité des labyrinthes air-huile disparaît et que le moteur est chaud La dilution de l'huile par le carburant dégrade en outre les qualités lubrifiantes de l'huile Enfin, il se produit un débordement du réservoir d'huile dont les effets diffèrent suivant que le réservoir d'huile a pour référence la pression atmosphérique il y a alors une perte d'huile vers l'extérieur ou la pression d'une enceinte interne du moteur Dans ce dernier cas, il se produit une inondation de l'enceinte. Il faut donc avertir l'équipage par une alarme en cas d'avarie sur l'échangeur de chaleur afin qu'il arrête le moteur concerné L'arrêt du moteur en vol permet, par ventilation, d'éliminer le carburant des enceintes du moteur et son refroidissement, ce qui a pour effet de réduire les risques d'incendie qui existeraient si le moteur n'était stoppé qu'au sol. La présence de carburant dans le circuit d'huile entraîne en général une augmentation des volumes de liquides dans le réservoir d'huile Les systèmes actuels de détection de carburant dans le circuit d'huile sont généralement basés sur la mesure des variations des volumes de liquides dans le réservoir d'huile ou dans l'enceinte contenant les paliers de turbine Ces systèmes ont obligatoirement un temps de réaction élevé, car ils doivent tenir compte des variations normales des volumes d'huile, en fonction des températures et du régime du moteur, qui se produisent même en l'absence de carburant dans l'huile. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif simple et peu coûteux qui avertit l'équipage en cas de présence effective de carburant dans l'huile, même en l'absence de variations de volume des liquides dans le réservoir. L'invention est basée sur la constatation qu'en fonctionnement normal du turboréacteur, l'huile est chaude, sa température atteignant et dépassant même 'C En cas de présence de carburant dans l'huile, il y a donc dans l'atmosphère du réservoir d'huile, c'est-à-dire au-dessus de l'huile, une vapeur de carburant Le dispositif proposé par l'invention permet la détection de la présence de cette vapeur de carburant. L'invention concerne donc un dispositif de détection de vapeur dans l'atmosphère d'un réservoir d'huile d'un turboréacteur, ledit dispositif étant relié à une alarme et étant caractérisé en ce qu'il comporte: une enceinte disposée dans l'atmosphère dudit réservoir et présentant une cavité interne communiquant avec ladite atmosphère par des orifices ménagés dans la paroi de ladite enceinte, un piston monté mobile à l'intérieur de ladite enceinte et partageant ladite cavité en une première chambre et une deuxième chambre, ledit piston étant susceptible d'actionner des moyens de déclenchement de l'alarme, et une cartouche remplissant ladite deuxième chambre et susceptible d'augmenter de volume sous l'action de la chaleur, ladite cartouche comportant au moins un composé qui, en présence de carburant, provoque une réaction exothermique. Grâce à cette structure simple, il est possible de détecter la présence de vapeur de carburant dans l'atmosphère du réservoir d'huile, et par le fait même, la présence de carburant dans le circuit d'huile, indépendamment des variations des volumes de liquides dans le circuit d'huile. Le composé est de préférence un élastomère à base de silicone connu en soi pour la réalisation de joints au mastic silicone et présentant des propriétés d'antidétonant et anti-moisissure Ce type de matériau à la faculté de provoquer une réaction exothermique en présence de carburant et d'augmenter de 50 % le volume en présence de carburant. Selon une première variante de réalisation, le composé élastomère occupe tout le volume de la deuxième chambre. Selon une deuxième variante de réalisation, le composé élastomère est disposé en au moins une couche, et la cartouche comporte, en outre, au moins une couche d'un deuxième matériau ayant un grand coefficient de dilatation, une cire par exemple. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante fait à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une coupe du dispositif de détection de vapeurs de carburant selon un premier mode de réalisation de l'invention, et la figure 2 est une coupe d'un deuxième mode de réalisation du dispositif de détection selon l'invention, les dessins montrent un réservoir à huile 1 d'un circuit de lubrification d'un turboréacteur non représenté Ce réservoir à huile 1 contient dans sa partie inférieure un volume d'huile 2 au-dessus de la surface duquel règne une atmosphère 3 d'air généralement soumise à la pression extérieure du turboréacteur grâce à des évents non représentés sur le dessin. Un dispositif de détection 10 de vapeur de carburant, représenté à grande échelle sur les dessins, est disposé dans l'atmosphère 3 du réservoir 1 Ce dispositif de détection 10 est associé à un dispositif d'alarme 20 comportant notamment un interrupteur 21 susceptible d'être actionné par le dispositif de détection 10 afin de fermer un circuit électrique reliant une source de courant à la tension UO à une borne d'une lampe témoin 22 disposée dans le poste de pilotage, la deuxième borne de la lampe témoin étant reliée à la masse L'interrupteur 21 est du type à contact maintenu en cas de fermeture grâce à un dispositif approprié, un solénoïde 23 par exemple La lampe témoin 22 peut évidemment être remplacée par tout autre moyen d'alarme, et notamment une source sonore. Le dispositif de détection 10 comporte essentiellement une enceinte 11 présentant une cavité interne 12 cylindrique qui communique avec l'atmosphère 3 par des orifices 13 traversant la paroi 14 de ladite enceinte 11 Un piston 15 est disposé transversalement dans ladite cavité de telle manière qu'il puisse coulisser le long de la paroi 14 Ce piston 15 partage la cavité interne 12 d'une part, en une première chambre 16 traversée par une tige de piston 17 solidaire du piston 15 et susceptible d'actionner l'interrupteur 21 afin de déclencher l'alarme, et, d'autre part, en une deuxième chambre 18 contenant une cartouche 19 dont la composition est décrite plus loin. Sur les dessins, on voit que la deuxième chambre 18 communique avec l'atmosphère 3 par les orifices 13, et que la première chambre 16 est en communication directe par l'ouverture 25, avec l'atmosphère 3, l'interrupteur 21 étant disposé à l'extérieur de l'enceinte 11 Il va de soi que cette ouverture 25 peut être obturée par un couvercle traversé par la tige de piston 17 et comportant des orifices pour mettre en communication la première chambre 16 avec l'atmosphère 3 L'interrupteur 21 peut également être disposé à l'intérieur de la première chambre 16, ainsi que le solénoïde 23, le dispositif de détection 10 comportant alors deux bornes pour les liaisons électriques de la source de courant et de la lampe témoin 22. La cartouche 19 comporte au moins un composé qui, en présence de carburant, provoque une réaction exothermique Ce composé est de préférence un élastomère à base de silicone, qui a la propriété d'être antidétonant et anti- moisissure et d'augmenter de volume de 50 % en présence de vapeur de carburant. Selon un premier mode de réalisation représenté sur la figure 1, la deuxième chambre 18 est entièrement remplie par le composé élastomère. Selon un deuxième mode de réalisation représenté sur la figure 2, la cartouche 19 comporte une première couche 26 du composé réagissant chimiquement en présence de vapeur de carburant en dégageant de la chaleur, et une deuxième couche 27 d'un deuxième matériau ayant un grand coefficient de dilatation interposée entre la première couche 26 et le piston 15 Ce deuxième matériau peut être avantageusement une cire du type des cires équipant les vannes thermostatiques des échangeurs de chaleur Une paroi métallique 28 réalisée dans un matériau bon conducteur de la chaleur, par exemple en cuivre ou aluminium, est interposée entre la couche de composé 26 et la deuxième couche 27 Le composé utilisé dans ce mode de réalisation est également de préférence un élastomère à base de silicone, tel qu'un élastomère silicone fluoré qui a la propriété de ne pas revenir à son volume initial après son augmentation de volume en présence de vapeur de carburant. Le fonctionnement du dispositif 10 se comprend facilement Lorsque du carburant est mélangé à l'huile du réservoir 1 du fait de la température élevée de cette huile, il se dégage des vapeurs de carburant dans l'atmosphère 3 Ces vapeurs de carburant réagissent avec le composé de la cartouche 19 qui augmente de volume, soit par augmentation de volume du composé lui-même en présence de vapeurs de carburant, soit par augmentation de volume de la deuxième couche 27 du fait du dégagement de chaleur de la réaction chimique Cette augmentation de volume de la cartouche 19 entraîne un déplacement axial du piston 15 dans la direction représentée par la flêche X, la fermeture de l'interrupteur 21 par la tige du piston 17 et par suite l'allumage de la lampe témoin 22 au poste de pilotage. L'interrupteur 21 étant du type à contact maintenu, l'alarme reste en fonction en cas d'abaissement ultérieur de la température dans l'enceinte 11. REVENDICATIONS 1 Dispositif de détection de vapeurs de carburant dans l'atmosphère ( 3) d'un réservoir d'huile ( 1) d'un turboréacteur, ledit dispositif ( 10) étant relié à une alarme ( 22), caractérisé en ce qu'il comporte: une enceinte ( 11) disposée dans l'atmosphère ( 3) dudit réservoir ( 1) et présentant une cavité interne ( 12) communiquant avec ledit atmosphère par des orifices ( 13) ménagées dans la paroi ( 14) de ladite enceinte ( 11), un piston ( 15) monté mobile à l'intérieur de ladite enceinte ( 11) et partageant ladite cavité ( 12) en une première chambre ( 16) et une deuxième chambre ( 18), ledit piston ( 15) étant susceptible d'actionner des moyens de déclenchement ( 21) de l'alarme ( 22), et une cartouche ( 19) remplissant ladite deuxième chambre ( 18) et susceptible d'augmenter de volume sous l'action de la chaleur, ladite cartouche ( 19) comportant au moins un composé qui, en présence de carburant, provoque une réaction exothermique. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composé est un élastomère à base de silicone. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le composé occupe tout le volume de la deuxième chambre ( 18). 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit composé est disposé en au moins une couche ( 26) de composé et en ce que la cartouche ( 19) comporte, en outre, au moins une couche ( 27) d'un deuxième matériau ayant un grand coefficient de dilatation. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le deuxième matériau à grand coefficient de dilatation est une cire. 6 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le composé est un élastomère à base de silicone. 7 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la cartouche ( 19) comporte en plus une paroi métallique ( 28) interposée entre la couche ( 26) de composé et la couche ( 27) de matériau. 8 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche ( 27) de matériau est interposée entre la couche ( 26) de composé et le piston ( 15).