Brevet FR2826094A1 — publié le 20021220

d'un passage de roue arrière de la caisse. La présente invention concerne un système de lubrification et de refroidissement d'un ensemble mécanique. Quoique non exclusivement, el le est pa rticulièrement adaptée à la lubrification et au refroidissement d'une bo^'te de transmission, notamment d'une bo^'te de transmission prin cipale, usuellement utilisée à bord des hélicoptères. De ce fait, la présente invention sera plus particulièrement décrite ci-après en rapport avec cette application. On sait que, pour un bon fonctionnement, une telle bo^'te de transmission est lubrifiée et reTroidie, généralement par un dispositif fai o sant circuler un liquide de lubrification et de refroidissement, tel que de l'huile. De plus, pour éviter que, en cas de défaillance de ce dispositif en cours de vol. ladite bo^'te de transmission puisse être détériorée, ou même détruite, à cause d'un manque de lubrification et de refroidissement, on prévoit un dispositif de secours apte à assurer une lubrification et un re froidissement, au moins partiels, de ladite bo^'te de transmission pour per mettre la poursuite du vol de l'hélicoptère pendant une durée de survie prédéterminée. Par exemple, par le brevet américain US-4 717 000, on conna'^t déjà un système de lubrification et de refroidissement de bo^'tes de trans mission d'hélicoptère comportant un dispositif principal qui assure la cir culation d'un flux d'huile sous pression dans lesdites boites de transmis sion et un dispositif de secours qui est mis en fonctionnement, automati quement ou manuellement, lorsque ledit dispositif principai est défaillant. Ce dispositif de secours comporte: - un réservoir, relié audit dispositif principal afin de se remplir de liquide de lubrification et de reTroidissement à partir dudit dispositif principal; 2 2826094 - une source d'air sous pression, constituée par un étage de compresseur du moteur dudit hélicoptère; et - des buses de puivérisation alimentées, d'une part, en liquide de lubrifi cation et de refroidissement sous pression à partir dudit réservoir et, d'autre part, en gaz sous pression à partir dudit étage de compresseur, lesdites buses de puivérisation étant aptes à puivériser sur certains composants desdites bo'^tes de transmission un brouillard de liquide de lubrification et de refroidissement pour suppléer temporairement le dis positif principal défaillant. o Dans ce système connu, le liquide de lubrification et de refroidis sement est enfermé dans ledit réservoir à la pression relativement élevée (au moins 10 bars = 10-4 Pascal) du dispositif principal et, en cas de dé faillance de ce dernier, en est sorti par l'action de l'air comprimé produit par ledit étage de compresseur, dont la pression doit vaincre celle du li quide dans le réservoir. Il en résulte que le liquide de lubrification et de refroidissement adressé auxdites buses se trouve à une pression élevée, elle-même égale à au moins 10 bars (10-4 Pascal). Par suite, le dispositif de secours consomme une quantité importante de liquide de lubrification et de refroidissement et le réservoir du dispositif de secours doit être de grande capacité, ce qui entrane que sa masse et son encombrement sont importants. L'objet de la présente invention est de remédier à ces inconvé nients et de permettre de réaliser un système de lubrification et de refroi dissement ne nécessitant, à durée prédétermince de survie égale du dispo sitif de secours, qu'un réservoir de capacité de beaucoup inférieure à celle du système connu, décrit ci-dessus. A cette fin, selon l'invention, le système de lubrification et de re froidissement d'un ensemble macanique, tel qu'une bo^'te de transmission d'hélicoptère, ledit système comportant: 3 2826094 - un dispositif principal de lubrification et de reTroidissement faisant cir culer dans ledit ensemble mécanique un flux de liquide de lubrification et de refroidissement à une pression relativement élevée; et - un dispositif auxiliaire de secours, mis en fonctionnement, automati quement ou manuellement, lorsque ledit dispositif principal est déTail lant, ledit dispositif de secours comportant: au moins un réservoir de liquide de lubrification et de refroidisse ment; au moins une source de gaz sous pression; o. au moins une buse de puivérisation qui est alimentée, d'une part, en liquide de lubrification et de refroidissement sous pression à partir dudit réservoir et, d'autre part, en gaz sous pression à partir de ladite source et qui est apte à puivériser sur ledit ensemble mécanique un brouillard de liquide de lubrification et de refroidissement pour sup pléer temporairement le dispositif principal défaillant, est remarquable en ce que: - ledit réservoir du dispositif auxiliaire de secours est indépendant dudit dispositif principal; et ladite buse de puivérisation est alimentée en liquide de lubrification et de refroidissement, provenant dudit réservoir, à une pression au plus égale à 2 bars (2.10-5 Pascal). En effet, selon l'invention, du fait que le réservoir du dispositif auxiliaire de secours est indépendant du dispositif principal, c'est-àdire ne comporte aucune communication hydraulique avec ce dernier, le liquide de lubrification et de refroidissement adressé aux buses de puivérisation peut être à une pression beaucoup plus basse que celle du liquide du dispositif principal, au plus égale à 2 bars (2.10-5 Pascal) et, de préférence, sensi blement égale à 1 bar (10-5 Pascal). Il en résulte que, à durée de survie prédéterminée égale, la consommation du dispositif de secours conforme à la présente invention est beaucoup plus faible que celle du système connu, de sorte que la quantité de liquide de lubrification et de refroidis sement nécessaire en secours est également beaucoup plus faible. Par suite, la capacité, la masse et l'encombrement du réservoir sont considé rablement réduits. Une telle faible pression du liquide de lubrification et de refroidis sement utilisé en secours peut être obtenue de différentes manières. Par exemple: 0 - le liquide de lubrification et de reTroidissement contenu dans ledit réser voir est mis sous pression par ladite source de gaz sous pression ali mentant ladite buse de puivérisation, par exemple un étage de com presseur du moteur de l'hélicoptère, et un limiteur de débit et de pres sion est disposé entre ledit réservoir et ladite buse de puivérisation; ou bien - le liquide de lubrification et de refroidissement contenu dans ledit réser voir est mis sous pression par une source de gaz auxiliaire, par exemple une bouteille de gaz sous pression, indépendante de ladite source de gaz sous pression alimentant ladite buse de puivérisation, et un limiteur de débit et de pression est disposé entre ledit réservoir et ladite buse de puivérisation; ou bien encore - le liquide de lubrification et de refroidissement contenu dans ledit réser voir est mis sous pression par une pompe, dont la sortie est reliée audit réservoir par un by-pass comportant un clapet taré s'ouvrant dès que la pression à la sortie de ladite pompe est plus élevoe que ladite pression d'alimentation de la buse de puivérisation. On remarquera de plus que, du fait de l'indépendance du réservoir du dispositif auxiliaire de secours par rapport au dispositif principal, il est aisé et avantageux de disposer ledit réservoir à distance dudit ensemble 2826094 mécanique pour que ledit liquide de lubrification et de refroidissement qu'il contient ne subisse pas l'effet de la chaleur dogagée par ledit ensemble mécanique. On évite ainsi la détérioration thermique du liquide contenu dans ledit réservoir. Lorsque le système conforme à la présente invention comporte une pluralité de buses de puivérisation, celles-ci peuvent être alimentées en gaz sous pression et en liquide de lubrification et de refroidissement à tra vers un répartiteur. o De plus, ces buses peuvent être réparties en groupes, et toutes les buses d'un groupe peuvent être alimentées en gaz sous pression et en liquide de lubrification et de refroidissement par un dispositif d'alimenta tion commun, tous lesdits dispositifs d'alimentation communs étant eux mêmes alimentés en gaz sous pression et en liquide de lubrification et de refroidissement par ledit répartiteur. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 illustre schématiquement un système de lubrification et de refroidissement conforme à la présente invention. Les figures 2 et 3 représentent, en vue semblable à la figure 1, des variantes de réalisation du système de lubrification et de refroidissement conforme à l'invention. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement la bo^'te de transmission principale 1 d'un hélicoptère (non représenté) et son système de lubrification et de refroidissement 2, 3. Ce système de lubrification et de reTroidissement comporte un dis positif principal 2 faisant circuler dans ladite bo'^te de transmission princi pale l un flux de liquide de lubrification et de refroidissement principal, 6 2826094 essentiellement de l'huile ou un liquide analogue. Ce dispositif principal comporte un circuit en boucle fermée 4 dans lequel circule ledit liquide principal sous l'action d'une pompe 5. Le circuit 4 introduit ledit liquide principal en 6 dans la bo^'te de transmission principale 1 et, après lubrifica tion et refroidissement des composants internes de ladite bo^'te de trans mission principale (non représentés), ce liquide principal est recueilli en 7 par ledit circuit 4. Après filtrage en 8, le liquide principal ainsi recueilli re tourne à une bache 9, à partir de laquelle il est de nouveau mis en circula tion dans le circuit 4 par la pompe 5. Cette dernière communique audit lo liquide principal une pression généralement de l'ordre d'une dizaine de bars. Le système de lubrification et de refroidissement comporte de plus un dispositif auxiliaire de secours 3, mis en fonctionnement lorsque ledit dispositif principal 2 est défaillant, afin de maintenir temporairement la lubrification et le refroidissement des composants internes de la bo^'te de transmission principale 1 et ainsi éviter l'endommagement, et méme la destruction, de cette dernière. Le dispositif auxiliaire de secours 3 comporte un réservoir 10 de li quide de lubrification et de refroidissement de secours, complètement indépendant du dispositif principal 2, c'est-à-dire que le réservoir 10 n'a aucune liaison hydraulique avec le circuit 4. Le liquide de secours (huile ou produit analogue), contenu dans le réservoir 10, est mis sous pression par de l'air comprimé provenant d'un étage de compresseur 11 du moteur (non représenté) de l'hélicoptère. Cet air comprimé est adressé au réser voir 10 à travers un filtre 12, une vanne de commande 13 normalement fermée, par exemple du type électrovanne, un refroidisseur 14 et une liaison 10A entre la sortie de ce dernier et ledit réservoir 10. Le refroidis seur 14 peut étre du type échangeur de chaleur. 7 2826094 De plus, le réservoir 10 est de préférence disposé à distance de la bo^'te de transmission principale 1 pour que le liquide de lubrification et de refroidissement de secours qu'il contient ne subisse pas l'effet de la cha leur dégagée pa r ladite bo^'te de transmission princi pa le. Par ailleurs, le dispositif auxiliaire de secours 3 comporte des groupes 15, 16 de buses de puivérisation 17, 18, par exemple montées sur le carter 19 de la bo^te de transmission principale 1. Les buses de pul vérisation 17, 18 des groupes 15, 16 sont d'un type connu qui, alimen tées en gaz sous pression et en liquide à puivériser, sont aptes à puivériser ledit liquide sous la forme d'un brouillard. En conséquence, chaque buse de puivérisation 17 du groupe 15 est reliée, par une double liaison gaz sous pression- liquide à puivériser à un dispositif d'alimentation 20, apte à délivrer du gaz sous pression et du liquide à puivériser. De méme, cha que buse de puivérisation 18 du groupe 16 est reliée, par une double liaison gaz sous pression - liquide à puivériser à un dispositif d'alimenta tion 21, apte à délivrer du gaz sous pression et du liquide à puivériser. De plus, les dispositif d'alimentation 20, 21 peuvent eux-mémes étre alimen tés en gaz sous pression et en liquide à puivériser par un répartiteur 22. Ce répartiteur 22 peut recevoir de l'air comprimé provenant de I'étage de compresseur 11, grâce à une liaison établie avec la sortie du refroidisseur 14, par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 23 et d'un filtre 24. De méme, le répartiteur 22 peut recevoir du liquide de lubrification et de refroidissement de secours, grâce à une liaison établie avec le réservoir , par l'intermédiaire d'un limiteur de débit et de pression 25, d'un clapet anti-retour 26 et d'un filtre 27. Un tel limiteur de débit et de pression 25 peut étre constitué d'un clapet de surpression taré. La vanne de commande 13 peut étre commandée manuellement à l'ouverture à partir d'un organe 28, par exemple à la disposition du pilote 8 2826094 de l'hélicoptère, ou bien à partir d'un capteur de pression 29 disposé sur le circuit 4. Ainsi, lorsque le circuit principal 2 devient défaillant, par exemple par suite d'une panne de la pompe 5 ou d'une fuite du circuit 4, la pres sion du liquide de lubrification et de refroidissement principal dans ledit circuit 4 décro'^t très rapidement. La baisse de pression est détectée par le capteur 29, qui soit est relié à une alarme (non représentée) avertissant le pilote qui peut alors agir sur l'organe 28, soit actionne directement à l'ou verture la vanne 13. Quel que soit le mode d'actionnement (manuel à par o tir de l'organe 28 ou automatique à partir du capteur 29), la vanne 13 de vient passante, de sorte que l'air comprimé en provenance de l'étage de compresseur 11 est adressé au refroidisseur 14, après un éventuel filtrage en 12. Le refroidisseur 14 alimente donc, en air comprimé, à la fois le ré partiteur 22 (à travers le clapet anti-retour 23 et le filtre 24) et le réservoir 10, contenant le liquide de lubrification et de refroidissement de secours (par la liaison 10A). Ce dernier liquide est donc alors également adressé sous pression au répartiteur 22, à travers le limiteur de débit et de pres sion 25, le clapet anti-retour 26 et le filtre 27. Grâce au limiteur 25, qui peut étre de tout type connu, la pression du liquide de lubrification et de refroidissement de secours au niveau du répartiteur 22, est au plus égale à 2 bars (2.10-5 Pascal), et, de préférence, égale à 1 bar (10-5 Pascal). Le répartiteur 22 alimente donc ainsi les dispositifs d'alimentation et 21 et les buses 17 et 18, en liquide de secours --à cette faible pres sion-et en gaz comprimé. Ces buses 17 et 18 sont donc alors aptes à puivériser un brouillard dudit liquide de secours sur les composants inter nes (ou sur certains d'entre eux) de la bo^'te 1, pour les lubrifier et les re froidir afin de permettre la survie de cette dernière (et de l'hélicoptère), malgré la défaillance du dispositif principal 2. 9 2826094 On remarquera que, puisque la pression avec laquelle le liquide de lubrification et de refroidissement de secours est amené aux buses 17 et 18 est faible, la consommation de ces buses est également faible, de sorte que, pour une durée prédétermince de survie, la quantité de liquide de secours nécessaire, et donc également le volume du réservoir 10, peu vent être faibles. C'est ainsi que la demanderesse a pu constater que sur un de ses hélicoptères la quantité de liquide de lubrification et de reTroidis sement de secours pouvait, à durce de survie égale, être réduite de 35 litres à 10 litres par la mise en _uvre de la présente invention. 0 Dans ia variante de réalisation représentée sur la figure 2, on re trouve tous les éléments 1 à 29 décrits ci-dessus, agencés de façon iden tique, sauf en ce qui concerne la liaison 10A entre le reTroidisseur 14 et le réservoir 10 qui a été supprimée. En revanche, le système de la figure 2 comporte, de plus, par rap port à celui de la figure 1, une capsule 30 de gaz sous pression et une autre vanne 31, normalement fermée et en parallèle sur la vanne 13. Cette vanne 31 peut également étre du type électrovanne. Elle est commandable à l'ouverture par l'organe 28 et/ou le capteur de pression 29, de façon identique à ce qui a été décrit ci-dessus pour la vanne 13, les commandes de vannes 13 et 31 étant communes et simultanées. A la lumière des explications précédentes, on conçoit donc aisé ment que, en cas de défaillance du dispositif principal 2, les vannes 13 et 31 sont ouvertes ensemble de sorte que le répartiteur 22, et donc les bu ses de puivérisation 17 et 18, sont alimentés en air comprimé, comme ci dessus, à travers la vanne 13, le refroidisseur 14, le clapet anti-retour 23 et le filtre 24, et en liquide de lubrification et de refroidissement de se cours par l'action de la capsule de gaz comprimé 30, à travers le limiteur de débit et de pression 25, le clapet anti-retour 26 et le filtre 27. Comme précédemment, la pression du liquide de secours au niveau des buses 17 et 18 est au plus égale à 2 bars (2.10-5 Pascal), et, de préférence, égale à 1 bar (10-5 Pascal). Dans l'autre variante de réalisation représentée sur la figure 3, on retrouve tous les éléments l à 24 et 26 à 29, décrits ci-dessus en regard de la figure 1 et agencés de façon identique, la liaison 10A entre le refroi disseur 14 et ie réservoir 10 étant toutefois supprimée. De plus, le limiteur de débit et de pression 25 est également supprimé. La liaison 10A et le limiteur 25 sont remplacés par un dispositif 32 comportant, d'une part, une pompe 33, commandable en parallèle à la vanne 13, par l'organe 28 et/ou le capteur 29, et, d'autre part, un by-pass comportant un clapet anti-retour 34, qui est monté en parallèle sur la pompe 33, entre la sortie de celle-ci et le réservoir 10. L'ouverture du clapet anti-retour 34 est ré glée juste au-dessus de la pression désirée pour les buses 17 et 18. La pompe 33 est par exemple du type volumétrique et assure la réqulation. Elle peut être à débit variable et à réqulation de pression. Ainsi, lorsque le dispositif principal 2 devient défaillant, I'organe 28 et/ou le capteur de pression 29, simultanément, ouvrent la vanne 13 (comme cela est le cas pour les systèmes des figures 1 et 2) et actionnent la pompe 33, qui adresse, au répartiteur 20 et aux buses 17 et 18, le li quide de secours contenu dans le réservoir 10. Si la pression de ce liquide de secours dépasse la faible valeur désirce (au plus égale à 2 bars), le cla pet anti-retour 34 s'ouvre et le liquide est ramené au réservoir 10. Le cla pet anti-retour 34 agit donc comme un limiteur de pression. 1 1 REVENDICATIONS 1. Système de lubrification et de refroidissement d'un ensemble mécanique (1), tel qu'une bo^te de transmission d'hélicoptère, ledit sys tème comportant: - un dispositif principal de lubrification et de refroidissement (2) faisant circuler dans ledit ensemble mécanique (1) un flux de liquide de lubrifi cation et de refroidissement à une pression relativement élevée; et - un dispositif auxiliaire de secours (3), mis en fonctionnement, automa tiquement ou manuellement, lorsque ledit dispositif principal (2) est dé 0 faillant, ledit dispositif de secours (3) comportant: au moins un réservoir (10) de liquide de lubrification et de refroidis sement; au moins une source (1 1) de gaz sous pression; au moins une buse de puivérisation (17, 18) qui est alimentée, d'une part, en liquide de lubrification et de refroidissement sous pression à partir dudit réservoir (10) et, d'autre part, en gaz sous pression à par tir de ladite source et qui est apte à puivériser sur ledit ensemble mé canique (1) un brouillard de liquide de lubrification et de refroidisse ment pour suppléer temporairement le dispositif principal (2) défail lant, caractérisé en ce que: - ledit réservoir (10) du dispositif auxiliaire de secours (3) est indépendant dudit dispositif principal (2); et - ladite buse de puivérisation (17, 18) est alimentée en liquide de lubrifi cation et de refroidissement, provenant dudit réservoir (10), à une pres sion au plus égale à 2 bars (2.10-5 Pascal). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite buse de puivérisation (17, 18) est alimentée en liquide de lubrification et de refroidissement à une pression sensible ment égale à 1 bar (10-5 Pascal). 3. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit réservoir (10) de liquide de lubrification et de refroidissement indépendant est disposé à distance dudit ensemble méca nique (1) pour que ledit liquide de lubrification et de reTroidissementqu'il contient ne subisse pas l'effet de la chaleur dégagée par ledit ensemble o mécanique. 4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le liquide de lubrification et de refroidissement contenu dans ledit réservoir (10) est mis sous pression par ladite source de gaz sous pression (11) alimentant ladite buse de puivérisation (17, 18) et en ce qu'un limiteur de débit et de pression (25) est disposé entre ledit réservoir ( 1 0) et ladite buse de puivérisation ( 1 7, 1 8). 5. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le liquide de lubrification et de refroidissement contenu dans ledit réservoir (10) est mis sous pression par une source de gaz auxiliaire (30) indépendante de ladite source de gaz sous pression (1 1) alimentant ladite buse de puivérisation (17, 18) et en ce qu'un limiteur de débit et de pression (25) est disposé entre ledit réservoir (10) et ladite buse de puivérisation ( 1 7, 1 8). 6. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le iiquide de lubrification et de refroidissement contenu dans ledit réservoir (10) est mis sous pression par une pompe (33) , dont la sortie est reliée audit réservoir par un by-pass (34) compor tant un clapet taré s'ouvrant dès que la pression à la sortie de ladite 1 3 pompe est plus élevée que ladite pression d'alimentation de ia buse de puivérisation (17, 18). 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel ledit ensemble mécanique est mû par un moteur pourvu d'au moins un étage de compresseur, caractérisé en ce que ladite source de gaz sous pression (11) alimentant ladite base de puivérisation est formée par ledit étage de compresseur. 8. Système selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ladite source de gaz auxiliaire indépendante (30) est l o constituée par un récipient de gaz sous pression. 9. Système selon l'une des revendications 1 à 8 comportant une pluralité de buses de puivérisation (17, 18), caractérisé en ce que lesdites buses sont alimentées en gaz sous pression et en liquide de lubrification et de refroidissement à travers un répartiteur 1 5 (22). 10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites buses (17, 18) sont réparties en groupes (15, 16) et toutes les buses d'un groupe sont alimentées en gaz sous pression et en liquide de lubrification et de refroidissement par un disposi tif d'alimentation commun (20, 21), tous lesdits dispositifs d'alimentation communs (20, 21) étant eux-mêmes alimentés en gaz sous pression et en