Brevet FR2705733A1 — publié le 19941202

DISPOSITIF DE DEPRESSURISATION DES CHAMBRES DE LUBRIFI- CATION ENTOURANT LES PALIERS D'UNE TURBOMACHINE L'invention concerne un dispositif permettant, dans certaines conditions, de dépressuriser les cham- bres de lubrification qui entourent chacun des paliers d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur d'aéronef. Sur les turbomachines telles que les turboréac- teurs équipant les aéronefs, les paliers sont lubrifiés en permanence par des circuits d'alimentation en li- quide de lubrification. Un tel circuit comprend habi- tuellement un réservoir de liquide de lubrification, ainsi qu'une pompe permettant d'acheminer le liquide jusqu'à un gicleur situé à proximité immédiate de cha- cun des paliers. Ces derniers sont eux-mêmes placés dans des chambres de lubrification fermées par des joints d'étanchéité et dans le fond desquelles débouche un conduit permettant de récupérer une émulsion formée du liquide de lubrification mélangé à de l'air. Ce conduit incorpore une pompe de récupération de liquide de lubrification, qui achemine l'émulsion précitée jusqu'à un séparateur liquide de lubrification-air, après l'avoir refroidie dans un dispositif de refroi- dissement approprié. A la sortie du séparateur, le liquide de refroidissement est ramené dans le réser- voir, alors que l'air est évacué directement à l'exté- rieur par un orifice d'échappement. Dans une turbomachine, les chambres de lubrifica- tion entourant les paliers sont placées dans des zones qui sont en surpression par rapport à la pression in- terne de ces chambres, dans les conditions normales de fonctionnement de la turbomachine. La surpression est habituellement fournie par le compresseur de la turbo- machine. Cette caractéristique empêche normalement tout échappement du liquide de lubrification en dehors des chambres de lubrification. Cependant, lorsque le régime de fonctionnement de la turbomachine est inférieur au régime de ralenti, la surpression qui règne normalement à l'extérieur des chambres de lubrification peut devenir voisine de la pression régnant à l'intérieur de ces chambres, et même inférieure à cette pression. Ces conditions peuvent notamment se présenter lors d'une forte baisse de régime de la turbomachine, d'origine quelconque, lorsqu'elle subit une extinction et ne tourne plus qu'en autorotation, lors d'essais de redémarrage de la turbomachine à l'arrêt et lors d'un fonctionnement de la turbomachine sans allumage. Une telle diminution de la surpression qui règne habituellement à l'extérieur des chambres de lubrifica- tion des paliers d'une turbomachine, provoque des fui- tes du liquide de lubrification vers l'extérieur des chambres de lubrification. Ces fuites de liquide de lubrification entraînent une pollution de la turboma- chine et de son environnement immédiat, qui peut être visible de l'extérieur. Sur un aéronef, la veine dans laquelle est prélevé l'air servant à effectuer le conditionnement de cet aéronef peut également être polluée. De plus, les fuites de liquide de lubrification peuvent conduire à un épuisement de la réserve de liquide de lubrification mettant les turbo- machines et, par conséquent, l'aéronef en danger. Comme l'illustre le document FR-A-2 536 120, on a déjà tenté de résoudre ce problème en ajoutant au cir- cuit d'alimentation des paliers en liquide de lubrifi- cation des conduits de mise à l'air libre. Ces conduits relient une région supérieure de chacune des chambres de lubrification au séparateur liquide de lubrifica- tion-air du circuit. Cet agencement permet de maintenir en permanence la pression à l'intérieur des chambres de lubrification à une valeur à peine supérieure à la pression atmosphérique. Cependant, il reste insuffisant pour garantir une étanchéité parfaite des joints dans les conditions extrêmes évoquées précédemment. L'invention a précisément pour objet un dispositif permettant de dépressuriser les chambres de lubrifica- tion qui entourent chacun des paliers d'une turboma- chine, dans des conditions particulières préétablies, afin de supprimer tout risque de fuite du liquide de lubrification en garantissant, dans toutes les condi- tions de fonctionnement, une pression dans les chambres de lubrification, inférieure à celle qui règne à l'ex- térieur de ces chambres. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un dispositif de dépressurisation des cham- bres de lubrification entourant chacun des paliers d'une turbomachine, alimentées en liquide de lubrifri- cation sous pression par un circuit d'alimentation, ce dispositif comprenant un conduit de mise à l'air libre reliant à l'extérieur une région supérieure de chacune des chambres de lubrification, caractérisé par le fait que le dispositif de dépressurisation comprend de plus des moyens de pompage auxiliaires placés dans le conduit de mise à l'air libre et des moyens de commande de ces moyens de pompage auxiliaires. Dans un tel dispositif, les moyens de commande sont actionnés lorsqu'un système de surveillance de la turbomachine détecte que celle-ci fonctionne à un régime inférieur au régime de ralenti. les moyens de pompage auxiliaires sont alors automatiquement action- nés, ce qui a pour effet d'établir dans les chambres de lubrification une dépression évitant tout risque de fuite du liquide de lubrification vers l'extérieur de ces chambres. Dans une forme de réalisation préférentielle de l'invention, les moyens de pompage auxiliaires compren- nent une trompe à jet alimentée par une source de pres- sion extérieure, au travers d'une vanne normalement fermée constituant les moyens de commande. Dans le cas o le dispositif de dépressurisation conforme à l'invention est utilisé sur un aéronef bimo- teur, la source de pression extérieure est constituée par le compresseur d'une deuxième turbomachine. Le dispositif comprend alors, avantageusement, une deuxième trompe à jet placée dans un deuxième conduit de mise à l'air libre reliant à l'extérieur une région supérieure de chacune des chambres de lubrification entourant les paliers de la deuxième turbomachine, cette deuxième trompe à jet étant alimentée par le compresseur de la première turbomachine au travers d'une deuxième vanne normalement fermée. De préférence, les compresseurs de la première et de la deuxième turbomachine sont alors reliés à la deuxième et à la première pompe à jet, respectivement, par un tronçon de conduit commun, un clapet anti- retour étant placé entre chacun des compresseurs et ce tron- çon. Afin que l'air rejeté à l'extérieur par les moyens de pompage auxiliaires soit dépourvu de liquide de lubrification, un séparateur liquide de lubrification- air est avantageusement placé dans le conduit de mise à l'air libre, en amont des moyens de pompage auxiliai- res. Ce séparateur peut être le même que celui qui est habituellement placé dans le circuit d'alimentation, entre la pompe de récupération du liquide de lubrifica- tion et le réservoir. Dans le cas o le dispositif de dépressurisation conforme à l'invention est utilisé sur une pluralité de turbomachines, la source de pression extérieure à une turbomachine est constituée par le compresseur des autres turbomachines. Le dispositif objet de l'invention présente l'avantage d'être léger, ce qui est particulièrement appréciable sur les aéronefs. La réalisation est simple et sans pièces mobiles autres que les clapets et moyens d'obturation des conduits. Le dispositif est en consé- quence fiable et peu coûteux. On décrira à présent, à titre d'exemples non limi- tatifs, deux formes de réalisation préférentielles de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement deux turbomachines d'un aéronef multimoteur, auquel est associé un dispositif de dépressurisation conforme à l'invention; - la figure 2 représente plus en détail le circuit permettant d'alimenter en fluide de lubrification les paliers de chacune des turbomachines, ainsi que la partie du dispositif de dépressurisation associée à ce circuit; et - la figure 3, représente schématiquement un ensemble de turbomachines d'un aéronef multimoteurs auquel est associé suivant une variante le dispositif de dépressurisation conforme à l'invention. Sur la figure 1, les références 10a et 10b dési- gnent de façon générale deux turboréacteurs d'un aéro- nef multimoteur. Les parties tournantes de chacun de ces turboréacteurs 10a et 10b sont supportées par des paliers dont la nature et le nombre varient selon le type des moteurs considérés. Trois de ces paliers, situés en différents points de chacun des moteurs, sont désignés respectivement par les références 12a et 12b sur la figure 1 pour chacun des turboréacteurs 10a et 10b. La lubrification des paliers 12a, 12b de chacun des turboréacteurs 10a, 10b est assurée par deux cir- cuits 24a, 24b d'alimentation en liquide de lubrifica- tion. Etant donné que ces deux circuits sont identi- ques, la description qui va à présent en être faite en se référant à la figure 2 s'applique à l'un et à l'au- tre des circuits 24a, 24b. Pour faciliter la lecture de la figure 2, seul un palier 12a, 12b a été représenté. On comprendra, cepen- dant, que chacun des circuits 24a, 24b alimente en liquide de lubrification tous les paliers du turboréac- teur 10a, 10b correspondant. En outre, si le palier 12a, 12b illustré sur la figure 2 est un palier à billes, on comprendra que l'invention s'applique à tout autre type de palier. Sur la figure 2, le palier 12a, 12b est interposé entre une partie rotative, constituée ici par un arbre 14a, 14b et une partie non rotative 16a, 16b. De part et d'autre du palier 12a, 12b, cette partie non rota- tive 16a, 16b supporte un joint d'étanchéité tournant 18a, 18b. Une chambre de lubrification 20a, 20b se trouve ainsi délimitée, d'une manière en principe étan- che, autour du palier 12a, 12b. La chambre de lubrification 20a, 20b est elle-même située dans une région 22a, 22b du turboréacteur qui est normalement en surpression par rapport à la pression atmosphérique. Cette surpression est produite par le compresseur du turboréacteur. L'agencement qui vient d'être décrit permet, dans des conditions de fonctionnement normal du turboréac- teur, d'éviter que le liquide de lubrification tel que de l'huile qui est introduit dans la chambre de lubri- fication 20a, 20b par le circuit d'alimentation 24a, 24b reste confiné dans cette chambre du fait de la différence de pression qui existe entre la région 22a, 22b et la chambre de lubrification 20a, 20b. Le circuit d'alimentation 24a, 24b comprend un réservoir 26a, 26b rempli de liquide de lubrification 28. Un conduit 30a, 30b d'amenée de liquide de lubrifi- cation relie le réservoir 26a, 26b à un gicleur 32a, 32b situé dans chacune des chambres de lubrification a, 20b entourant les paliers 12a, 12b du turboréac- teur 10a, 0lb. Les gicleurs 32a, 32b sont orientés vers les paliers 12a, 12b, de façon à asperger ces derniers en permanence de liquide de lubrification 28 lors du fonctionnement du turboréacteur. A cet effet, le conduit 30a, 30b d'amenée de liquide de lubrification comporte une pompe 34a, 34b d'injection de liquide de lubrification. Le liquide de lubrification injecté sous pression dans chacune des chambres de lubrification 20a, 20b retombe par gravité dans le fond incliné de cette cham- bre, dans lequel il est repris par un conduit 36a 36b de récupération d'une émulsion liquide de lubrification-air. Ce conduit 36a, 36b est équipé d'une pompe 38a, 38b de récupération de liquide de lubrification. La pompe 38a, 38b refoule cette émulsion dans un séparateur 40a, 40b liquide de lubrification- air. Entre la pompe 38a, 38b et le séparateur 40a, 40b, le conduit 36a, 36b traverse un échangeur de refroidissement 42a, 42b. Cet échangeur de refroidissement permet d'abaisser la température du liquide de lubrification, par échange thermique avec le carburant de l'aéronef. Le séparateur 40a, 40b liquide de lubrification- air est un dispositif centrifuge, de structure connue, comportant notamment des ailettes ou des masses alvéo- lées dont la rotation permet d'effectuer la séparation de l'air et du liquide de lubrification, sous l'effet de la force centrifuge. Le liquide de lubrification est repris dans le fond du séparateur 40a, 40b par un conduit 44a,44b assurant le retour de ce liquide dans le réservoir 26a, 26b. Par ailleurs, l'air s'échappe du séparateur 40a, 40b par un conduit central 46a. Lorsque, pour une raison quelconque, le régime de fonctionnement de l'un ou l'autre des turboréacteurs a, lOb tombe en dessous du régime de ralenti, la surpression régnant habituellement dans la région 22a, 22b qui entoure chacune des chambres de lubrification a, 20b peut devenir momentanément inférieure à la pression qui règne à l'intérieur de ces chambres. Si aucun dispositif n'est prévu pour abaisser la pression dans les chambres de lubrification, il se produit alors des fuites de liquide de lubrification à l'extérieur des chambres 20a, 20b, et, par conséquent, une pollu- tion interne du turboréacteur. Dans certains cas, du liquide de lubrification peut aussi se retrouver dans la veine o est prélevé de l'air pour le conditionne- ment interne de l'aéronef. En outre, une fuite impor- tante peut conduire à un épuisement de la réserve de liquide de lubrification mettant en danger le moteur et l'aéronef. Pour supprimer ce risque, il est proposé, confor- mément à l'invention, d'associer au circuit de lubrifi- cation 24a et 24b de chacun des turboréacteurs 10a et 0lb un dispositif permettant de dépressuriser les cham- bres de lubrification 20a, 20b lorsque l'un ou l'autre des turboréacteurs se trouve dans les conditions anor- males précitées. Ce dispositif de dépressurisation comprend tout d'abord, pour chacun des turboréacteurs 10a et 0lb, un conduit 48a, 48b de mise à l'air libre de la chambre de lubrification 20a, 20b entourant chacun des paliers de ce turboréacteur. Ce conduit 48a, 48b débouche dans la partie supérieure de chacune des chambres de lubrifica- tion 20a, 20b et relie toutes les chambres de lubrifi- cation du turboréacteur considéré au séparateur 40a, b liquide de lubrification-air du circuit d'alimenta- tion 24a, 24b associé à ce turboréacteur. Les conduits 48a et 48b permettent ainsi de maintenir la pression régnant dans chacune des chambres de lubrification 20a, b à un niveau proche de la pression abmosphérique. Afin que la pression régnant dans les chambres de lubrifrication 20a, 20b puisse encore être abaissée lorsque des conditions particulières de fonctionnement de l'un ou l'autre des turboréacteurs 10a et 10b amè- nent la pression dans la région 22a, 22b à une valeur voisine de la pression atmosphérique, le dispositif de dépressurisation conforme à l'invention comprend de plus, en aval des séparateurs 40a, 40b liquide de lubrification-air, sur le conduit 46a, 46b d'échappe- ment de ce séparateur, une pompe auxiliaire. Dans la forme de réalisation illustrée sur les figures 1 et 2, cette pompe auxiliaire est constituée par une trompe à jet 49a, 49b. Cette trompe à jet 49a, 49b comprend un ensemble divergent-convergent 50a, 50b placé dans le conduit 46a, 46b, ainsi qu'une buse 51a, 51b débouchant à proximité de la partie de plus petite section de l'ensemble divergent- convergent et orientée vers l'aval, de façon à entrainer vers l'extérieur l'air sortant du séparateur 40a, 40b par le conduit 46a, 46b. Chacune des buses 51a, 51b des trompes à jet 49a, 49b est reliée à un conduit 52a, 52b d'amenée d'air sous pression (figure 1). Chacun des conduits 52a et 52b comporte une vanne 54a, 54b normalement fermée lorsque le turboréacteur correspondant se trouve dans des conditions de fonc- tionnement qui n'entraînent pas de risques de fuite du liquide de lubrification vers l'extérieur des chambres de lubrification 20a, 20b. Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 1, l'extrémité du conduit 52a opposée à la trompe à jet 49a débouche dans le compresseur 56b du turboréacteur 0lb et l'extrémité du conduit 52b opposée à la trompe à jet 49b débouche dans le compresseur 56a du turboréacteur 10a. Entre les compresseurs 56a et 56b et les vannes 54a et 54b, les conduits 52a et 52b comportent un tronçon commun 52. En outre, un clapet anti- retour 58a est placé dans la partie du conduit 52a comprise entre le compresseur 56b et le tronçon commun 52 et un clapet anti-retour 58b est placé dans la partie du conduit 52b située entre le compresseur 56a et le tronçon commun 52. Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 1, l'ouverture de la vanne 54a ou 54b est commandée automatiquement par un circuit approprié 60 équipant l'aéronef, lorsque les informations fournies à ce circuit par des capteurs équipant le turboréacteur 0lOa ou lOb font apparaître que le régime de fonctionne- ment de ce dernier est insuffisant pour garantir le confinement du liquide de lubrification à l'intérieur des chambres de lubrification 20a, 20b qui entourent chacun des paliers de ce turboréacteur. L'ouverture de la vanne 54a se traduit immédiate- ment par la mise en communication du compresseur 56b du turboréacteur 10b avec la buse d'injection d'air de la trompe à jet 49a. Un effet de pompage de l'air situé dans les chambres de lubrification 20a entourant les paliers 12a du turboréacteur 1Ga est immédiatement obtenu. Par conséquent, ces chambres sont mises en dépression et tout risque de fuite du liquide de lubri- fication est évité. Le fonctionnement de la partie du dispositif de dépressurisation qui est associé au turboréacteur l0b est totalement identique à celui de la partie de ce circuit associée au turboréacteur!0a. Il est également commandé par l'ouverture de la vanne 54b et se traduit, ici encore, par la création d'une dépression dans les chambres de lubrification 20b qui entourent les paliers 12b du turboréacteur lOb. Un deuxième mode de réalisation de l'invention est appliqué à un ensemble de deux ou plusieures turboma- chines. Par mesure de clarté, ne sont représentées sur la figure 3, que deux turbomachines lOa et lOb, mais la description qui va suivre s'applique de la même façon à un nombre supérieur de turbomachines. Chaque turbomachine étant agencée et raccordée de la même façon aux autres, prenons l'exemple de la ma- chine 10a. Le compresseur de la turbomachine 10a est raccordé au conduit commun 52 par le conduit 53a, ledit conduit 53a étant équipé d'un clapet anti-retour 58a qui n'autorise la circulation de l' air que dans le sens compresseur-conduit commun 52. Sur les enceintes entourant les paliers de la turbomachine lOa sont raccordés les conduits de mise à l'air libre 48a dont l'autre extrémité débouche sur un deshuileur 40a. L'air épuré issu du deshuileur 40a est amené à l'entrée de la trompe à jet 49a. Cette trompe à jet 49a est alimentée en air pressurisé par un conduit a raccordé à son autre extrémité au conduit commun 52. Le conduit 55a comporte un moyen d'obturation 54a normalement fermé et commandé automatiquement par un circuit approprié 60 de l'aéronef. D'autre turbomachines 10 peuvent être agencées et raccordées de la même façon au conduit commun 52 et reçoivent une commande du circuit 60. Le fonctionnement est le suivant: Le conduit commun 52 est alimenté en air pressu- risé par les compresseurs des turbomachines 10, 10a, lOb qui lui sont connectées, mais il n'y a normalement aucun débit d'air dans le conduit commun 52. Lorsqu'une turbomachine, par exemple la turboma- chine l0a tombe en dessous de son régime de ralenti, cette situation est détectée par le circuit 60 de l'aé- ronef qui commande alors l'ouverture du moyen d'obtura- tion 54a. L'air pressurisé du conduit 52 en provenance des autres moteurs vient alimenter la trompe à jet 49a par l'intermédiaire du conduit 55a, provoquant ainsi une dépression qui est transmise aux enceintes entou- rant les paliers du moteur 10a par l'intermédiaire du deshuileur 40a et du conduit 48a. Les modes de réalisation qui viennent d'être décrits en se référant aux figures 1 à 3 s'appliquent uniquement à des aéronefs multimoteur. Dans le cas plus général de la prévention des fuites du liquide de lubrification hors des chambres de lubrification qui entourent les paliers d'une turbomachine de nature quelconque, il est possible soit de relier la buse de la trompe à jet placée dans le conduit de mise à l'air libre à une source d'air comprimé extérieure, soit de remplacer la trompe à jet par une pompe auxiliaire de type mécanique ou autre, dont la mise en oeuvre est commandée automatiquement lorsqu'un risque de fuite du liquide de lubrification est détecté. REVENDICATIONS 1. Dispositif de dépressurisation des chambres de lubrification (20) entourant chacun des paliers (12a) d'une turbomachine (10a), alimentées en liquide de lubrification sous pression par un circuit d'alimenta- tion (24a), ce dispositif comprenant un conduit de mise à l'air libre (48a) reliant à l'extérieur une région supérieure de chacune des chambres de lubrification (20a), caractérisé par le fait que le dispositif de dépressurisation comprend de plus des moyens de pompage auxiliaires (49a) placés dans le conduit de mise à l'air libre (48a) et des moyens de commande (54a) de ces moyens de pompage auxiliaires. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé par le fait que les moyens de pompage auxiliaires comprennent une trompe à jet (49a) alimentée par une source de pression extérieure (56b), au travers d'une vanne (54a) normalement fermée, constituant les moyens de commande. 3. Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé par le fait que la source de pression extérieure est le compresseur (56b) d'une deuxième turbomachine (10b). 4. Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé par le fait qu'il comprend une deuxième trompe à jet (49b) placée dans un deuxième conduit de mise à l'air libre (48b) reliant à l'extérieur une région supérieure de chacune des chambres de lubrification (20b) entourant les paliers (12b) de la deuxième turbo- machine (10b), cette deuxième trompe à jet étant ali- mentée par le compresseur (56a) de la première turboma- chine (10a), au travers d'une deuxième vanne (54b) normalement fermée. 5. Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé par le fait que les compresseurs (56a, 56b) de la première et de la deuxième turbomachines (10a, 0lb) sont reliés à la deuxième et à la première trompes à jet (49a, 49b), respectivement, par un tronçon de conduit commun (52), un clapet anti-retour (58a, 58b) étant placé entre chacun des compresseurs et ce tron- çon. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé par le fait qu'un séparateur liquide de lubrification-air (40a) est placé dans le conduit de mise à l'air libre (48a), en amont des moyens de pompage auxiliaire (49a). 7. Dispositif selon la revendication 6, caracté- risé par le fait que le séparateur liquide de lubrifi- cation-air (40a) est placé dans le circuit d'alimenta- tion (24a), entre une pompe de récupération (38a) du liquide de lubrification et un réservoir (26a). 8. Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la source de pression extérieure est le compresseur d'une ou de plusieurs autres turbo- machines (lOb, 10).