Brevet FR2691255A1 — publié le 19931119

Dispositif de détection d'une fuite de carburant dans un échangeur de chaleur huile-carburant monté sur un circuit de lubrification d'un moteur. La présente invention concerne un dispositif pour détecter une fuite de carburant dans un échangeur de chaleur huile-carburant monté sur un circuit de lubrification d'un moteur d'avion. il est d'usage, en aviation, de refroidir l'huile de lubrification d'un turboréacteur par le combustible devant brûler dans le moteur. Les organes à lubrifier du turboréacteur, par exemple le palier de la turbine, sont disposés dans une enceinte soumise à une pression de référence par un évent L'huile de lubrification est pompée dans un réservoir par une pompe d'alimentation et conduite vers un gicleur situé dans l'enceinte par un conduit d'alimentation Le retour d'huile se fait par une pompe de récupération montée sur un conduit de retour d'huile reliant l'enceinte au réservoir. Un filtre à huile est interposé en aval de la pompe de récupération, et l'échangeur de chaleur huile/carburant est disposé entre le filtre à huile et le réser- voir De manière à maintenir une légère surpression à l'intérieur du réservoir, un conduit d'équilibrage de pression relie le réservoir à l'enceinte Ce conduit d'équilibrage permet un transfert d'air entre le réservoir et l'enceinte suite aux écarts de débit de la pompe d'alimentation et de la pompe de récupération La pression régnant dans le réservoir, en fonctionnement normal, est ainsi sensiblement égale à la pression de référence régnant dans l'enceinte. Les consignes de pilotage dans un avion en vol demandent d'arrêter le moteur, lorsqu'il y a une défaillance dans le circuit de lubrification Pour ce faire, il est prévu des moyens pour mesurer la différence de pression entre la pression de refoulement de la pompe d'alimentation et la pression de référence régnant dans l'enceinte Lorsque cette différence de pression est inférieure à une valeur prédé- terminée, un signal d'alarme est fourni au pilote pour que ce dernier puisse prendre les mesures nécessaires. La pression du carburant circulant dans l'échangeur de chaleur est nettement supérieure à la pression de refoulement de la pompe de récupération. Aussi, en cas de fuite entre les deux circuits de fluide de l'échangeur, du carburant est introduit dans le circuit de lubrification La dilution de l'huile par du carburant peut entraîner la dégradation d'éléments du moteur et crée des risques d'incendie interne, particulièrement durant l'arrêt du moteur au sol lorsque l'étanchéité des labyrinthes air-huile disparaît et que le moteur est chaud. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif qui per- mette de détecter une fuite de carburant dans l'échangeur de chaleur monté sur le circuit de lubrification du type mentionné ci-dessus. Le but est atteint par le fait que le dispositif comporte un générateur de perte de charge installé dans le conduit d'équilibrage de pression et destiné à provoquer une surpression dans le réservoir en cas d'augmentation du volume du mélange huile-carburant qui y est stocké par suite d'une fuite de carburant dans l'échangeur de chaleur, et des moyens pour mesurer la pression interne du réservoir. De façon avantageuse, le générateur de perte de charge est réalisé sous la forme d'un venturi à cavitation qui provoque la surpression en cas de déborde- ment du réservoir uniquement lorsque la tension de vapeur est atteinte en son col. De préférence, il est prévu des moyens pour mesurer la pression de refoulement de la pompe d'alimentation, des moyens pour mesurer l'écart entre ladite pression de refoulement et la pression interne du réservoir et des moyens pour fournir un signal d'alarme lorsque ledit écart est inférieur à une valeur pré- déterminée. Grâce à cette disposition, le signal d'alarme sera émis soit en cas de chute de la pression de refoulement de la pompe d'alimentation, soit en cas d'aug- mentation de la pression régnant dans le réservoir, cette surpression étant due à la présence du venturi à cavitation dans le conduit de dégazage. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 montre un circuit de lubrification traditionnel associé à un échangeur de chaleur, la figure 2 représente le circuit de lubrification associé à un échangeur de chaleur et équipé du dispositif de la présente invention, la figure 3 montre en détail le branchement du venturi à cavitation et du point de captage de la pression régnant dans le réservoir, et la figure 4 représente les courbes donnant la valeur de la pression selon l'axe du venturi à cavitation, en fonctionnement normal et en fonctionnement anormal. Le dessin montre un circuit d'huile de lubrification qui comprend un réservoir d'huile 1, une pompe d'alimentation 2, un gicleur 3, une pompe de récu- pération 4, un filtre 5 au refoulement de la pompe de récupération 4 et un échangeur de chaleur huile-carburant 6 qui est relié au réservoir 1. L'injecteur 3 est situé dans une enceinte 7 de palier L'étanchéité d'huile entre l'intérieur de l'enceinte 7 et l'extérieur est assurée par des labyrinthes 8, 9 L'évent 10 interdit la mise en surpression de l'enceinte 7. La pompe d'alimentation 2 est montée sur un conduit d'alimentation 11 reliant le réservoir 1 au gicleur 3 La pompe de récupération 4 est montée sur un conduit de retour 12 reliant l'enceinte 7 au réservoir 1 De plus, un conduit d'équilibrage de pression 13 relie l'enceinte 7 et le réservoir 1 En fonctionnement normal, l'enceinte 7 est soumise à une pression de référence Pl et la pression P 2 régnant dans le réservoir 1 est sensiblement égale à la pression de référence Pi. La figure 1 montre la disposition du dispositif 14 de surveillance de la pression d'huile dans le circuit de lubrification de l'art antérieur Ce dispositif 14 comporte des moyens pour mesurer la pression de refoulement P 3 de la pompe d'alimentation 2, des moyens pour mesurer la pression de référence Pi, des moyens pour calculer l'écart des pressions P 3 et Pi, et des moyens pour fournir un signal d'alarme lorsque l'écart des pressions P 3 et Pl est inférieur à une valeur prédéter- minée Le dispositif 14 est de préférence réalisé sous la forme d'un capteur de pression différentielle 15 interposé entre le refoulement de la pompe d'alimentation 2 et l'enceinte 7 et associé à un mano- contact, non représenté sur le dessin, qui déclenche une alarme lorsque la mesure de la différence de pression est inférieure à une valeur prédéterminée. La figure 2 représente le circuit de lubrification de la figure 1 lorsque l'échangeur 6 est percé, entraînant ainsi une fuite de carburant dans le circuit d'huile Ce débit de fuite va provoquer un débordement du réservoir 1 et va intro- duire une circulation de mélange huile-carburant dans le conduit d'équilibrage de pression 13 qui, en condition de fonctionnement normal, ne contient que de l'air provenant de l'écart de débit volume entre la pompe d'alimentation 2 et la pompe de récupéra-tion 4. Selon l'invention, un générateur de perte de charge 16 est monté dans le conduit d'équilibrage de pression 13, et le capteur de pression différentielle 15 est interposé entre le refoulement de la pompe d'alimentation 2 et le réservoir 1 Le rôle du générateur de perte de charge 16 est de provoquer une surpression dans le réservoir 1 uniquement lors du passage du mélange huile-carburant pour lequel la pression au col conduit à un blocage par cavitation et à la création d'une perte de charge. Le générateur de perte de charge 16 peut être réalisé sous la forme d'une restriction de la section de passage du conduit de dégazage 13, mais cette restriction peut provoquer une surpression systématique intolérable dans le réservoir 1 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le générateur de perte de charge 16 est constitué d'un venturi à cavitation 17 monté dans le conduit de dégazage 13 au voisinage du réservoir 1. La section du col 18 du venturi 17 est fixée pour qu'en condition de fonctionnement normal le débit d'air reste subsonique, ou pour que la pression P 2 régnant dans le réservoir 1 reste en dessous d'une limite acceptable. En fonctionnement normal, c'est-à-dire sans débordement du réservoir 1, le venturi 17 aura une perte de charge négligeable, puisque l'énergie de mise en vitesse dans le convergent 19 est récupérée en pression dans le divergent 20. Lorsque la fuite de carburant dans l'échangeur 6 provoque un déborde- ment dans le réservoir 1, le venturi 17 est alimenté par un mélange carburant-huile relativement chaud, qui, grâce à l'action conjuguée de la présence de carburant, de la température et d'un niveau de pression faible, du fait de l'altitude de l'avion, a une tension de vapeur Tv relativement proche de la pression de référence Pi. Dans ces conditions, une vaporisation se produit au col 18 du venturi 17 et le bloque On force ainsi la pression du réservoir P 2 à croître considérable- ment pour permettre le passage du débit excédentaire produit par la pompe de récupération 4 et la fuite de carburant dans l'échangeur 6. Cet accroissement du niveau de pression P 2 dans le réservoir d'huile 1 provoque une diminution de l'écart de pression P 3-P 2 mesuré par le capteur de pression différentielle 15 et le déclenchement du signal d'alarme par le mano- contact lorsque cet écart est inférieur à une valeur prédéterminée. La figure 4 montre les courbes représentatives des pressions P le long de l'axe du venturi 17 en fonctionnement normal et anormal La courbe Cl repré- sente la pression P en cas de circulation d'air dans le venturi 17 La courbe C 2 représente la pression P en cas de débordement du réservoir 1 On voit sur la courbe C 2 que la pression P varie entre la pression maximum Pm régnant à l'entrée du venturi 17 et une pression minimum Tv régnant au col 18 du venturi 17. L'alarme "basse pression d'huile" conduira le pilote à arrêter le moteur dans le cas o les conditions de vol le permettent et par cela refroidir le moteur avant l'atterrissage évitant ainsi tout risque d'inflammation des enceintes lors de l'arrêt du moteur (moteur chaud et perte d&étanchéité des joints d'enceintes). REVENDICATIONS 1 Dispositif de détection d'une fuite de carburant dans un échangeur de chaleur ( 6) huile-carburant monté sur un circuit de lubrification d'organes disposés dans une enceinte ( 7) soumise à une pression de référence (Pi), ledit circuit com- portant: un réservoir ( 1), une pompe d'alimentation ( 2) montée sur un conduit d'alimentation ( 11) reliant ledit réservoir ( 1) à au moins un gicleur ( 3) disposé dans ladite enceinte ( 7), une pompe de récupération ( 4) montée sur un conduit de retour ( 12) reliant ladite enceinte ( 7) audit réservoir ( 1), et un conduit d'équilibrage de pression ( 13) reliant ledit réservoir ( 1) à ladite enceinte ( 7) de telle manière que, en fonctionnement normal, la pression (P 2) régnant dans ledit réservoir ( 1) soit sensiblement égale à la pression de référence (Pl) régnant dans ladite enceinte ( 7), ledit échangeur de chaleur ( 6) étant monté en un point quelconque sur le circuit de lubrification, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte: un générateur de perte de charge ( 16) installé dans le conduit d'équilibrage de pression ( 13) et destiné à provoquer une surpression dans le réservoir ( 1) en cas d'augmentation du volume du mélange huile-carburant qui y est stocké par suite d'une fuite de carburant dans l'échangeur de chaleur ( 6), et des moyens ( 14) pour mesurer la pression interne (P 2) du réservoir. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le géné- rateur de perte de charge ( 16) est réalisé sous la forme d'un venturi à cavitation qui provoque ladite surpression en cas de débordement du réservoir ( 1). 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en plus: des moyens pour mesurer la pression de refoulement (P 3) de la pompe d'alimentation ( 2), des moyens pour mesurer l'écart entre ladite pression de refoulement (P 3) et la pression interne (P 2) du réservoir ( 1), et des moyens pour fournir un signal d'alarme lorsque ledit écart est infé- rieur à une valeur prédéterminée. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens pour mesurer l'écart entre ladite pression de refoulement (P 3) et la pression interne (P 2) du réservoir ( 1) comportent un capteur de pression différentielle ( 15).