Brevet FR3002979A1 — publié le 20140912

SYSTEME DE LUBRIFICATION POUR TURBOPROPULSEUR DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION Le domaine technique de l'invention est celui des turbopropulseurs. Un turbopropulseur comporte une turbomachine et au moins une hélice, ladite turbomachine étant apte à entraîner ladite hélice en rotation. Un turbopropulseur comporte également un système de gestion de pas de ladite hélice, permettant de gérer le mouvement de calage des pâles de l'hélice. La présente invention concerne un système de lubrification d'un turbopropulseur permettant de lubrifier des enceintes ainsi que le système d'actionnement de pas. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Un turbopropulseur comporte classiquement : - une turbomachine comportant une chambre de combustion, et des enceintes, notamment des enceintes pour paliers à roulements, - une enceinte propulseur comportant un réducteur de vitesse, - au moins une hélice entrainée en rotation par la turbomachine, - un système d'actionnement de pas pour gérer le calage des aubes de l'hélice. Les diverses enceintes et le système d'actionnement de pas sont lubrifiés via un système de lubrification comportant un dispositif d'alimentation en huile, ledit dispositif d'alimentation comprenant au moins une pompe d'alimentation. Le système de lubrification comporte également un ensemble de pompes de récupération pour récupérer l'huile en aval des enceintes et du système d'actionnement de pas, ainsi que des échangeurs pour refroidir l'huile par échange thermique avec du carburant ou de l'air. Les termes amont et aval sont à prendre en considération par rapport à un sens d'écoulement de l'huile depuis le dispositif d'alimentation vers les enceintes et le système d'actionnement de pas, l'huile circulant de l'amont vers l'aval. Un schéma représentatif d'un premier système de lubrification 10 d'un turbopropulseur selon l'art antérieur est illustré à la figure 1. Le système de lubrification 10 comporte un dispositif d'alimentation 11 en huile comprenant une pompe d'alimentation 15. Le système de lubrification comporte également un ensemble de pompes de récupération et des échangeurs thermiques 12. Ledit système de lubrification 10 sert à lubrifier au moins une enceinte 13 et un système d'actionnement de pas 14. L'enceinte 13 et le système d'actionnement de pas 14 sont donc reliés à la pompe d'alimentation 15 du dispositif d'alimentation 11. Ladite pompe d'alimentation 15 est une pompe volumétrique qui sera dénommée « pompe d'alimentation 15 » par la suite. Une partie dudit débit est utilisée pour lubrifier l'enceinte 13, une autre partie est utilisée pour lubrifier le système d'actionnement de pas 14 : on dit que l'enceinte 13 et le système d'actionnement de pas 14 sont alimentés en parallèle. Dans le cas d'une pluralité d'enceintes à lubrifier, les enceintes sont alimentées en parallèle deux à deux, et le débit total de la pompe d'alimentation 15 se partage entre les multiples enceintes 13 et le système d'actionnement de pas 14. On note que le système d'actionnement de pas 14 est un équipement fonctionnant sous haute pression. La pression au niveau du système d'actionnement de pas 14 est plus élevée que la pression au niveau d'une enceinte 13. Ainsi, une pompe 16 située en amont du système d'actionnement de pas 14, dénommée « pompe du système d'actionnement de pas 16 », est nécessaire pour amener l'huile au niveau du système d'actionnement de pas 14. Ladite pompe du système d'actionnement de pas 16 est une pompe volumétrique et est placée entre la pompe d'alimentation 15 et le système d'actionnement de pas 14. La pompe du système d'actionnement de pas 16 étant une pompe volumétrique, son débit est dimensionné sur le débit maximal potentiellement demandé par le système d'actionnement de pas 14. Un clapet 17 limiteur de pression placé en parallèle de la pompe du système d'actionnement de pas 16 permet de rediriger le flux d'huile depuis l'aval de la pompe du système d'actionnement de pas 16 vers l'amont de la pompe du système d'actionnement de pas 16. Ce clapet 17 est partiellement ou tout à fait fermé lorsque le système d'actionnement de pas 14 est actif, c'est-à-dire lorsqu'un changement de pas est sollicité, pour permettre la lubrification du système d'actionnement de pas 14. Au contraire, le clapet 17 est entièrement ouvert lorsque le système d'actionnement de pas 14 est inactif pour permettre la redirection du flux d'huile. Par ailleurs, le dimensionnement de la pompe d'alimentation 15, c'est-à-dire le calibrage du débit d'huile de la pompe d'alimentation 15, est réalisé sous l'hypothèse de débits maximaux simultanés dans l'enceinte 13 et dans le système d'actionnement de pas 14. Ceci pose le problème suivant : lorsque le système d'actionnement de pas 14 est inactif, la pompe du système d'actionnement de pas 16 fonctionne tout de même et le débit d'huile prévu pour le système d'actionnement de pas 14 est redirigé en amont de la pompe du système d'actionnement de pas 16. Le débit d'huile pompé par la pompe d'alimentation 15 prévu pour le système d'actionnement de pas 14 est donc redirigé vers les enceintes 13, en plus du débit prévu pour les enceintes 13. Ce sur-débit créé un échauffement de l'huile dans les enceintes 13 par barattage, ce qui rend nécessaire un surdimensionnement de l'échangeur thermique 12. Un deuxième système de lubrification 20 selon l'art antérieur est illustré à la figure 2. Les éléments identiques à ceux du premier système de lubrification 10 portent la même référence qu'en figure 1. Le deuxième système de lubrification 20 permet d'éviter les inconvénients de sur-débits du premier système de lubrification 10 précédemment décrit. Le dispositif d'alimentation 21 du deuxième système de lubrification 20 comporte deux pompes d'alimentation 22, 23. La première pompe d'alimentation 22 est une pompe volumétrique dimensionnée sur le débit maximal potentiellement demandé par l'enceinte 13, tandis que la deuxième pompe d'alimentation 23 est une pompe centrifuge dédiée à l'alimentation du système d'actionnement de pas 14. Deux branches d'alimentation distinctes 24, 25 sont donc utilisées pour lubrifier le système d'actionnement de pas 14 et l'enceinte 13, ce qui évite des problèmes de sur-débit dans l'enceinte 13 lorsque le système d'actionnement de pas 14 est inactif. Cependant, le deuxième système de lubrification 20 comprend une pompe d'alimentation supplémentaire et des canalisations supplémentaires, ce qui a un impact négatif sur la masse et le volume du système. DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION L'invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en proposant un système de lubrification d'au moins une enceinte et d'un système d'actionnement de pas, utilisant une unique pompe d'alimentation en huile pour lubrifier les deux éléments, et permettant d'éviter un sur-débit d'huile dans l'enceinte lorsque le système d'actionnement de pas est inactif. L'invention concerne donc essentiellement un système de lubrification pour turbopropulseur, comportant un dispositif d'alimentation en huile d'au moins une enceinte et d'un équipement, l'équipement étant lié au dispositif d'alimentation via une pompe volumétrique, caractérisé en ce que le système de lubrification comporte un clapet monté en aval de ladite pompe volumétrique et en parallèle de l'équipement, de sorte que l'huile circule en partie par l'équipement lorsque celui-ci est actif, et entièrement par le clapet lorsque l'équipement est inactif. Grâce à l'invention, le clapet est utilisé pour rediriger le débit qui n'est pas consommé par l'équipement - ledit équipement étant avantageusement un système d'actionnement de pas - vers un circuit de récupération d'huile, au lieu de rediriger ce débit vers l'enceinte. Ainsi, un sur-débit dans l'enceinte est évité. Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe précédent, le système de lubrification selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - Une partie de l'huile provenant du dispositif d'alimentation est prélevée de sorte à alimenter l'enceinte. Autrement dit, l'équipement et l'enceinte sont alimentés en parallèle : une partie de l'huile provenant du dispositif d'alimentation est dirigée vers l'enceinte, et une autre partie est dirigée vers l'équipement. - Le système de lubrification comporte au moins un échangeur pour refroidir l'huile. - L'huile est refroidie dans l'échangeur par échange thermique avec de l'air ou avec du carburant utilisé par le turbopropulseur. L'air utilisé, extérieur ou provenant de certaines parties du moteur, ou le carburant ont en effet une température plus faible que l'huile dans l'échangeur. - L'huile en aval de l'échangeur est redirigée vers le dispositif d'alimentation. Le système de lubrification fonctionne ainsi en circuit fermé : l'huile non consommée par l'enceinte et l'équipement est réutilisée par le dispositif d'alimentation. - Le dispositif d'alimentation en huile comporte une pompe d'alimentation, ladite pompe d'alimentation étant une pompe volumétrique calibrée sur la somme des débits maximaux potentiellement nécessaires pour lubrifier l'enceinte et l'équipement. Une unique pompe d'alimentation est ainsi nécessaire pour lubrifier l'enceinte et l'équipement. Le calibrage décrit permet d'alimenter en même temps l'enceinte et l'équipement, même lorsque ceux-ci ont besoin d'un débit d'huile élevé simultanément. - La pompe volumétrique en amont de l'équipement est calibrée sur le débit maximal potentiellement nécessaire pour lubrifier l'équipement. Ce calibrage permet de fournir un débit d'huile suffisant au système d'actionnement de pas, même lorsque celui-ci a besoin d'un débit d'huile élevé. - Le clapet, passif, est avantageusement taré de façon limiter la pression en amont de l'équipement tout en garantissant une pression minimale pour le bon fonctionnement de celui-ci. - L'équipement est un système d'actionnement de pas.30 L'invention concerne également un turbopropulseur comportant un système de lubrification selon l'invention. L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures ne sont présentées qu'a titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - A la figure 1, déjà décrite, une représentation schématique d'un système de lubrification selon un premier mode de réalisation de l'art antérieur ; - A la figure 2, déjà décrite, une représentation schématique d'un système de lubrification selon un deuxième mode de réalisation de l'art antérieur ; - A la figure 3, une représentation schématique d'un système de lubrification selon un mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION Un mode de réalisation d'un système de lubrification 30 pour turbopropulseur est illustré à la figure 3. Le système de lubrification 30 vise à lubrifier un système d'actionnement de pas 31 et au moins une enceinte 32. Le système de lubrification 30 comporte : - Un dispositif d'alimentation en huile 33, comportant une pompe d'alimentation 34 - Une pompe volumétrique 35 permettant de relier le système d'actionnement de pas 31 au dispositif d'alimentation en huile 33. Cette pompe 35, dite « pompe du système d'actionnement de pas 35 », est une pompe volumétrique, ce qui signifie que son débit est proportionnel à sa vitesse de rotation. - Un clapet 36 monté en aval de ladite pompe du système d'actionnement de pas 35, en parallèle du système d'actionnement de pas 31. Ce clapet 36 s'ouvre en fonction d'une différence de pression, par exemple amont/aval, mais qui pourrait être amont/extérieur, aval/extérieur, etc. Ledit clapet 36 est passif. - Au moins un échangeur 37 qui est, dans le mode de réalisation non limitatif décrit, en aval du système d'actionnement de pas 31 et de l'enceinte 32; - Une pluralité de canalisations liant les divers éléments entre eux. Dans cette disposition, l'enceinte 32 et le système d'actionnement de pas 31 sont alimentés par une pompe d'alimentation 34 unique, et s'en partagent le débit. L'enceinte 32 et le système d'actionnement de pas 31 sont donc alimentés en parallèle. On note que dans d'autres modes de réalisation, le système de lubrification 30 est adapté pour lubrifier des enceintes supplémentaires, qui sont montées en parallèles les unes aux autres, et avec l'enceinte 32 et le système d'actionnement de pas 31. Dans ce cas, le débit de la pompe d'alimentation 34 est partagé entre les multiples enceintes et le système d'actionnement de pas 31. Ladite pompe d'alimentation 34 est une pompe volumétrique calibrée sur la somme des débits maximaux potentiellement nécessaires pour lubrifier l'enceinte 32 et le système d'actionnement de pas 31. Ceci permet d'alimenter simultanément l'enceinte 32 et le système d'actionnement de pas 31 quels que soient leurs besoins en huile, c'est-à-dire même lorsque les débits maximaux nécessaires à ces éléments indépendants sont requis simultanément. Lorsque le système d'actionnement de pas 31 est actif, c'est-à-dire lorsqu'un calage des pales d'une hélice du turbopropulseur est requis, l'huile pompée par la pompe du système d'actionnement de pas 35 traverse le système d'actionnement de pas 31, le lubrifiant. Dans ce cas, le clapet 36 est tout à fait ou partiellement fermé. Au contraire, lorsque le système d'actionnement de pas 31 est inactif, l'huile pompée par la pompe du système d'actionnement de pas 35 est dirigée vers le clapet 36, ledit clapet 36 étant ouvert.30 Grâce à cette disposition, l'enceinte consomme un débit constant d'huile en tout point de régime. Ainsi, une bonne lubrification de l'enceinte est assurée en évitant des réjections thermiques supplémentaires liées à un barattage dans l'enceinte. En outre, la pression en aval du clapet 36, c'est-à-dire en amont de l'échangeur 37, est inférieure à la pression d'alimentation en amont de la pompe du système d'actionnement de pas 35. Le clapet 36 est donc avantageusement taré de sorte à rediriger le surplus de débit non consommé par le système d'actionnement de pas 31 vers l'échangeur 37. REVENDICATIONS1. Système de lubrification (30) pour turbopropulseur, comportant un dispositif d'alimentation en huile (33) d'au moins une enceinte (32) et d'un équipement (31), l'équipement (31) étant lié au dispositif d'alimentation (33) via une pompe volumétrique (35), caractérisé en ce que le système de lubrification (30) comporte un clapet (36) limiteur de pression monté en aval de ladite pompe volumétrique (35) et en parallèle de l'équipement (31), de sorte que l'huile circule par l'équipement (31) lorsque celui-ci est actif, et par le clapet (36) lorsque l'équipement (31) est inactif. 2. Système de lubrification (30) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une partie de l'huile provenant du dispositif d'alimentation (33) est prélevée de sorte à alimenter l'enceinte (32). 3. Système de lubrification (30) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un échangeur (37) pour refroidir l'huile. 4. Système de lubrification (30) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'huile est refroidie dans l'échangeur (37) par échange thermique avec de l'air ou avec du carburant utilisé par le turbopropulseur. 5. Système de lubrification (30) selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'huile en aval de l'échangeur (37) est redirigée vers le dispositif d'alimentation (33). 6. Système de lubrification (30) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation en huile (33) comporte une pompe d'alimentation (34), ladite pompe d'alimentation (34) étant une pompe volumétrique calibrée sur la somme des débits maximaux potentiellementnécessaires pour lubrifier l'enceinte (32) et l'équipement (31). 7. Système de lubrification (30) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pompe volumétrique (35) en amont de l'équipement (31) est calibrée sur le débit maximal potentiellement nécessaire pour lubrifier l'équipement (31). 8. Système de lubrification (30) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le clapet (36) est taré de façon à garantir un niveau minimal de pression aux bornes de l'équipement. 9. Système de lubrification (30) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'équipement (31) est un système d'actionnement de pas. 10. Turbopropulseur comportant un système de lubrification (30) selon l'une des revendications précédentes.