Brevet FR2903757A1 — publié le 20080118

La présente invention concerne le domaine des turbomachines, en particulier des turbomachines aéronautiques, et vise le système de récupération d'huile des enceintes des machines d'essai. Les turbomachines sont soumises pour différentes raisons à des essais de fonctionnement. Il s'agit de machines ou de composants de machines tels que les compresseurs, les turbines, un ensemble formant un corps de machine dans une machine multi-corps, par exemple le corps basse pression ou le corps haute pression dans une machine à double corps. Les enceintes de roulement de ces machines d'essai comportent une alimentation en huile à la fois pour la lubrification et le refroidissement des composants des roulements. L'huile parcourant les enceintes est ensuite récupérée et recyclée. Afin que l'huile contenue dans les enceintes ne sorte pas de celles-ci et ne pollue d'autres cavités, la veine de gaz de la machine ou l'environnement, on prévoit de pressuriser les enceintes par de l'air fourni depuis la machine elle-même ou bien le banc d'essai le cas échéant. Cet air est amené aux bornes des différentes étanchéités puis est introduit dans l'enceinte. Celle-ci est donc remplie d'un mélange air huile en fonctionnement. Une partie de l'air huilé est évacuée par le circuit de dégazage, une autre partie est récupérée par la ligne de retour d'huile vers le réservoir appelé aussi bâche dans le domaine technique. En cas de défaillance du circuit de récupération des huiles alors que l'alimentation en huile se poursuit, il se produit une augmentation rapide du niveau d'huile dans les enceintes de roulements jusqu'au niveau radial des joints d'étanchéité. L'air de pressurisation amené aux bornes des enceintes ne peut alors plus assurer leur étanchéité. L'huile sort des enceintes et se propage dans toutes les cavités de rotor et de stator ainsi que dans la veine à l'essai. Il s'ensuit des perturbations dans le déroulement de l'essai imposant un arrêt de la machine avec vidange et assèchement de toutes les pièces. Le coût sur la campagne d'essai n'est pas négligeable. L'invention vise à remédier aux problèmes relevés ci-dessus. Le circuit de récupération de l'huile de lubrification d'un palier d'un élément de turbomachine sur un banc d'essai comprenant une enceinte pressurisée dans laquelle est contenu le palier, une pompe d'extraction d'huile de l'enceinte communiquant en entrée avec l'enceinte et en sortie avec un réservoir de récupération d'huile, conforme à l'invention, est 2903757 2 caractérisé par le fait que la pompe communique avec l'enceinte pressurisée par un réservoir d'huile tampon. La solution de l'invention présente l'avantage essentiel d'éviter le noyage 5 de l'enceinte de palier en cas de dysfonctionnement du circuit de récupération de l'huile. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention en référence aux dessins annexés 10 sur lesquels : La figure 1 représente le schéma du circuit de récupération d'huile d'une enceinte de roulements de l'art antérieur, La figure 2 représente le schéma de la figure 1 modifié pour 15 incorporer un réservoir tampon conformément à l'invention. Sur la figure 1, on a représenté une installation conventionnelle de récupération d'huile de lubrification et refroidissement d'un palier. La machine sur le banc d'essai n'a pas été représentée ; elle n'est pas visée pas 20 l'invention ni le banc d'essai en tant que tel. La machine comporte néanmoins un palier enfermé dans une enceinte dite de roulement 2 pressurisée. Le palier en soi ne fait pas partie de l'invention non plus. Le circuit 1 comprend une crépine 3 de captage et filtration de l'huile en fond de l'enceinte de roulements 2. Cette crépine communique avec une pompe 25 de récupération 4 qui met l'huile en mouvement dans le circuit 1. La pompe débite l'huile dans un échangeur thermique pour la refroidir. Il s'agit par exemple d'un échangeur de type huile et eau 5 connu en soi. L'huile est ensuite canalisée jusqu'à un réservoir principal de récupération ou bâche 7. L'huile est ensuite prélevée de la bâche pour alimenter 30 l'enceinte de roulements 2 au moyen d'une pompe d'alimentation principale. En parallèle à ce circuit on trouve un circuit de déshuilage 9 de l'air contenu dans l'enceinte. Un conduit 10 nommé tube de dégazage prélève l'air chargé d'huile jusqu'à un déshuileur statique 11 ; un extracteur 12 envoie l'air déshuilé à l'atmosphère. L'huile récupérée dans le 35 déshuileur passe dans un réservoir tampon 13 d'où une pompe 14 de vidange recycle l'huile dans la bâche 7. Comme on l'a expliqué plus haut, en cas d'obturation du circuit de récupération d'huile en raison d'une défaillance de la pompe de récupération 4 par exemple ou bien d'obturation de la canalisation, ou 2903757 3 encore de colmatage de la crépine 3 ou de l'échangeur 5 le noyage de l'enceinte est rapide car celle-ci continue à être alimentée depuis la bâche 7 par la pompe d'alimentation principale. 5 Pour remédier à ce problème, il est proposé conformément à l'invention d'interposer un réservoir tampon entre l'enceinte de roulement et la pompe. Cette solution est illustrée par le circuit de la figure 2. Sur cette figure les mêmes éléments que ceux de la figure 1 ont la même référence. 10 On a disposé un réservoir tampon 20 entre l'enceinte 2 et la pompe 4. Le réservoir tampon communique avec l'enceinte par un simple tuyau 2' nommé canalisation. Il comprend une crépine 3 par laquelle l'huile est prélevée par la pompe 4. La pompe évacue celle-ci à travers un échangeur thermique jusqu'à la bâche 7. 15 Avantageusement, on dispose dans le réservoir tampon 20 une grille 21 dont la fonction est de participer à la désaération de l'huile. L'huile s'écoule par gravité depuis le tuyau 2' sur la grille 21 qui est disposée au dessus du niveau d'huile dans le réservoir tampon 20. L'air contenu dans le 20 volume supérieur du réservoir est mis en communication avec le circuit de déshuilage 9 par un conduit 10'. Ainsi on réalise à la fois une désaération de l'huile récupérée et un premier déshuilage de l'air dans le circuit de récupération d'huile. 25 Cette disposition permet d'éviter une augmentation de pression dans l'enceinte roulement préjudiciable à l'alimentation en huile par les gicleurs. On prévoit aussi, simplement, un conduit 16 de trop plein bipassant le circuit de récupération de l'huile, permettant de recueillir l'huile 30 directement dans la bâche en cas d'obturation complète de celui-ci. Les différents éléments sont de préférence disposés de telle manière que la ligne de trop plein permette la récupération de l'huile dans la bâche par simple gravité. Un détecteur de niveau haut 17 est éventuellement placé sur le réservoir. 35 En résumé, les avantages de la solution de l'invention sont les suivants : On évite le risque de noyage de l'enceinte de palier et on supprime par voie de conséquence les fuites d'huile hors des enceintes roulements. 2903757 4 La consommation d'huile est réduite par le déshuileur. Il s'ensuit une stabilité du niveau d'huile dans la bâche. Le déshuilage statique est amélioré. Il s'ensuit une amélioration du déshuilage dynamique et une pollution atmosphérique réduite. 5 On peut employer des pompes de récupération de capacité volumique plus faible (gain de coût et de masse). Revendications 1. Circuit de récupération de l'huile de lubrification d'un palier d'un élément de turbomachine sur un banc d'essai comprenant une enceinte de roulements (2) pressurisée dans laquelle est contenu le palier, une pompe (4) d'extraction d'huile de l'enceinte (2) communiquant en entrée avec l'enceinte (2) et en sortie avec un réservoir (7) de récupération d'huile formant bâche, caractérisé par le fait que la pompe (4) communique avec l'enceinte (2) par un réservoir (20) d'huile tampon. 2. Circuit selon la revendication précédente dont le réservoir tampon (20) comprend une grille (21) de désaération de l'huile 3. Circuit selon l'une des revendications précédentes dont le réservoir tampon (20) comporte un détecteur de niveau haut. 4. Circuit selon l'une des revendications précédentes comprenant un circuit de déshuilage de l'air, dont le réservoir tampon comprend un conduit (10') de pré dégazage communiquant avec le circuit de déshuilage. 5. Circuit selon l'une des revendications précédentes comprenant une ligne (16) de trop plein par lequel l'huile dans le réservoir tampon passe directement dans la bâche (7) par gravité au-delà d'un niveau déterminé. 6. Banc d'essai comportant un circuit de récupération d'huile de lubrification d'un palier d'un élément de turbomachine selon l'une des revendications 1 à 5.