Brevet FR2698406A1 — publié le 19940527

PROCEDE DE PRESSURISATION D'ENCEINTES LUBRIFIES D'UNE TURBOMACHINE DESCRIPTION L'invention concerne un procédé de pressurisation d'enceintes d'une turbomachine, enceintes contenant de L'huile et dont l'étanchéité est assurée par mise en pression des systèmes tels que labyrinthes, bagues en carbone, joints à brosse, etc., et cela à partir de prélèvements de gaz effectués dans La veine des compresseurs de la turbomachine. Les roulements situés entre le rotor et le stator des turbomachines se trouvent situés dans des enceintes limitées par des joints d'étanchéité et contenant de l'huile. Les joint s en eux-mêmes ne confinent pas parfaitement l'huile, et c'est pourquoi ils sont complétés par un dispositif de pressurisation autour de l'enceinte par lequel du gaz comprimé est soufflé dans l'enceinte à travers les joints pour refouler l'huile. Le gaz comprimé provient fréquemment de la veine d'écoulement des gaz de la turbomachine. Cette conception est illustrée par de nombreuses publications, mais les solutions effectivement proposées ne permettent pas de résoudre un problème qui apparaît alors. Les variations de régime de la turbomachine, inévitables dans un certain nombre d'applications telles que les moteurs d'avions, entrainent des variations de l'état du gaz comprimé et plus précisément de sa température. Des variations de pression apparaissent aussi, mai s la pressurisation reste presque toujours suffisante pour assurer le refoulement de l'huile vers l'enceinte, sauf parfois aux très bas régimes. Donc, pou r assure r une pressurisation satisfaisante il est nécessaire de faire un prélèvement de gaz à un niveau de pression suffisamment élevé à ces bas régimes, ce qui va entraîner à haut régime un débit prélevé surabondant avec une température des gaz trop élevée incompatible avec les exigences de fonctionnement moteur, et du circuit d'huile en particulier. L'invention consiste donc à pressuriser les enceintes huile par des gaz prélevés : - à des niveaux de pression suffisamment élevés au ralenti et aux faibles régimes, aux étages de sortie du compresseur, - à des niveaux de pression relativement moins élevés à de p Lus hauts régimes. Cela permet, tout en assurant une pressurisation satisfaisante, de limiter les débits et températures, e t don c l'apport de chaleur dans l'enceinte d'huile, et de conserver les performances satisfaisantes pour le moteur et le circuit d'huile. Selon l'invention, le réseau de conduits de soufflage de gaz est muni d'une vanne commandée par un système automatique et peut prendre différents états d'ouverture et laisser passer différents débits de gaz comprimé selon les régimes de la turbomachine de manières à limiter l'apport de chaleur récupéré par l'huile. Avantageusement, lesdits changements de débits sont associés à des changements de sources. L'invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide de la figure unique qui représente une réalisation de L'invention. La turbomachine est composée essentiellement d'un stator 1 concentrique à un rotor 2 qui délimitent ensemble une veine 3 annulaire d'écoulement de gaz. La veine 3 comprend des ailettes fixes et mobiles indistinctement référencées par le numéro 4 et qui sont regroupées de façon à définir entre autres un compresseur à basse pression 5 et un compresseur à haute pression 6 successifs sur la veine 3. Le stator 1 et le rotor 2 sont maintenus coaxiaux par des roulements 7 logés dans des enceintes 8 closes par des joints d'étanchéité à labyrinthe par exemple. Des pompes 10 sont associées aux enceintes 8 : elles assurent l'alimentation en huile par des conduits d'alimentation 11 qui se terminent dans les chemins de roulement et permettent une lubrification efficace. L'huile projetée des roulements 7 s'éparpille dans les enceintes 8 sous forme d'un brouillard d'huile que divers moyens tels que des déflecteurs, qui ne font pas partie de cette invention-ci, dirigent vers des conduits de récupération 12 qui aboutissent à un réservoi r 13 d'où l'huile est à nouveau pompée et renvoyée aux roulements 7. IL existe deux points de prélèvement ou de soutirage 14 et 15 de gaz comprimé sur autant de sections de la turbomachine : le premier est situé devant un étage arrière du compresseur à basse pression 5 et le second devant un étage arrière du compresseur à haute pression 6. Des conduits - respectivement 16 et 17 - relient les points de soutirage 14 et 15 à une vanne 18 unique commandée par un calculateur 19. La vanne 18 est également branchée sur un conduit de pressurisation 20 qui se ramifie ensuite pour assurer une pressurisation à l'extérieur des joints à labyrinthe 9 de l'enceinte 8, ainsi que d'autres enceintes non représentées situées à l'avant et à l'arrière de la région illustrée de la turbomachine, selon le même principe.Il faut toutefois noter que les b ranches correspondantes du conduit de pressurisation 20 peuvent passer par des régions où le gaz comprimé fait l'objet d'un échange thermique qui permet de régler des jeux : le gaz comprimé passe ainsi par une cavité 21 occupée par des disques 22 entourés par l'enveloppe 23, qui délimite la veine annulaire 3, du rotor 2 ; l'échange de chaleur entre le gaz comprimé et l'enveloppe 23 par l'intermédiaire des disques 22, qui se comportent comme des masses d'échange thermique, permet d'amenuiser les jeux entre les ailettes 4 du rotor 2 et le stator 1 à cet endroit et d'accroitre le rendement de la machine. Le calcul ateu r 19 est conçu pou r pouvoir régler la vanne 18 avec précision, par un système de commande numérique, si bien que la vanne 18 est apte à prendre plusieurs états d'ouverture pour lesquels elle laisse passer différents débits de gaz comprimé dans le conduit de pressurisation 20 sans changer fortement la pression du gaz. Il est donc possible de maintenir une pressurisation suffisante des enceintes 8 tout en modifiant le débit de gaz soufflé et donc l'apport de chaleur à l'huile de lubrification. Le gaz est normalement prélevé au point 14 associé au compresseur à basse pression 5, mais on a le choix de recourir à l'autre point de soutirage 15 aux très bas régimes du moteur, quand La pressurisation devient insuffisante. La vanne 18 fonctionne alors de la même façon. Le calculateur 19 peut commander la vanne 18 de diverses façons selon les caractéristiques de chaque machine : l'ouverture de la vanne 18 peut être une fonction de la vitesse de rotation du rotor 2, ou de la température à l'intérieur des enceintes 8. D'autres phénomènes ou caractéristiques peuvent être exploités pour réaliser cet asservissement. Le calculateur 19 est équipe des capteurs adaptés pou r procéde r aux mesures appropriées. REVENDICATIONS 1 . Procédé de pressurisation d'enceintes lubrifiées (8) d'une turbomachine avec du gaz comprimé fourni autour des enceintes et provenant d'une veine d'écoulement (3) de la turbomachine par un réseau de conduits (16, 17, 20) munis d'une vanne (18), caractérisé en ce que la vanne est commandée par un système automatique (19) pour prendre différents états d'ouverture et laisser passer différents débits de gaz comprimé selon les régimes de la turbomachine de manière à limiter l'apport de chaleur récupéré par l'huile. 2. Procédé de pressurisation d'enceintes lubrifiées selon la revendication 1, caractérisé en ce que La vanne est constituée pour prélever sélectivement du gaz comprimé provenant de diverses sections (14, 15) de la veine d'écoulement. 3. Procédé de pressurisation d'enceintes Lubrifiées selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que certains des conduits passent par des régions (21) de la turbomachine où le gaz comprimé règle des jeux entre rotor (2) et stator (1) de la turbomachine par des échanges de chaleur.