Brevet FR3056635A1 — publié le 20180330

SYSTÈME DE DÉSHUILAGE D'UN MÉLANGE AIR/HUILE DE PRESSURISATION D'ÉTANCHÉITÉS D'UNE TURBOMACHINE 1. Domaine technique de l'invention L'invention concerne un système de déshuilage d'un mélange air/huile de pressurisation d'étanchéités ou d'enceintes pressurisées d'une turbomachine, telles que des bagues carbone, joints à brosses, labyrinthes, etc. 2. Arrière-plan technologique Les turbomachines sont des systèmes complexes qui mettent en oeuvre un certain nombre d'ensembles tournants (turbines, compresseur, etc.) qui doivent être équipés de dispositifs d'étanchéité. Ces dispositifs d'étanchéité sont par exemple réalisés par des labyrinthes à air pressurisé aménagés au voisinage des ensembles tournants ou par des joins à brosses ou par des bagues carbone. Pour ce faire, un air est prélevé directement dans la veine d'air de la turbomachine. Cet air transite ensuite dans la turbomachine par les différentes étanchéités prévues à cet effet, puis est évacué vers l'extérieur de la turbomachine pour limiter la montée en pression des autres zones de la turbomachine, notamment le réducteur, la boite accessoire, etc. Or, cet air ayant transité par différentes zones de la turbomachine, il est chargé en huile utilisé pour le refroidissement et la lubrification des paliers et des pignons des ensembles tournants. Pour éviter le rejet d'air chargé d'huile, atténuer l'impact écologique des turbomachines, réduire la consommation d'huile et limiter les opérations de remplissage des réserves d'huile, il est important de prévoir des systèmes de déshuilage du mélange air/huile de pressurisation afin de pouvoir d'une part récupérer l'huile et d'autre part évacuer un air déshuilé vers l'extérieur de la turbomachine. Il est connu qu'un tel système de déshuilage d'un mélange air/huile de pressurisation des étanchéités ou des enceintes pressurisées d'une turbomachine comprend : au moins un dégazeur centrifuge comprenant une enceinte de séparation du mélange agencé autour d'un arbre d'entrainement, une entrée de mélange dans ladite enceinte, une sortie d'air déshuilé 3056635 2 et une sortie d'huile extraite dudit mélange, au moins un boitier mécanique de la turbomachine comprenant une pluralité de pièces mécaniques dont au moins une est reliée mécaniquement audit arbre d' entrainement dudit dégazeur de 5 manière à pouvoir l'entrainer en rotation, ledit boitier étant configuré pour pouvoir contenir un brouillard d'huile de lubrification desdites pièces mécaniques. 11 est également connu que le dégazeur est agencé directement dans le boitier mécanique pour assurer son entrainement. Ce boitier mécanique comprend 10 une pluralité de pièces mécaniques dont au moins une - un pignon par exemple est reliée mécaniquement, directement ou indirectement, à l'arbre du dégazeur de manière à permettre l'entrainement en rotation du dégazeur. Ce boitier mécanique est typiquement un boitier accessoire ou un réducteur de la turbomachine. L'ensemble du boitier mécanique et du dégazeur forme le système de 15 déshuilage du mélange air/huile pressurisé des étanchéités ou enceintes pressurisées. Dans un système de déshuilage connu, le mélange air/huile arrive dans le boitier mécanique afin d'être traité par le dégazeur qui est directement agencé dans le boitier mécanique. Ainsi, le mélange air/huile de pressurisation est 20 mélangé au brouillard d'huile présent dans le boitier mécanique, et c'est l'ensemble formé du mélange air/huile de pressurisation et du brouillard d'huile du boitier mécanique que le dégazeur traite dans l'enceinte de séparation. Les inventeurs ont cherché à améliorer les rendements des systèmes de déshuilage connus. 25 En particulier, les inventeurs ont cherché à fournir un système de déshuilage qui permet de limiter au maximum la quantité d'huile rejetée vers l'extérieur. En particulier, la réduction de la consommation en huile des turbomachines reste un accès de progrès majeur. Cela doit permettre d'optimiser la quantité d'huile embarquée et donc de réduire la masse de la turbomachine. 30 Cela doit également permettre d'augmenter la durée des missions. Cela doit également réduire les opérations de maintenance sur les turbomoteurs. Enfin, cela 3056635 3 doit permettre d'améliorer l'impact écologique des turbomoteurs. 3. Objectifs de l'invention L'invention vise à fournir un système de déshuilage qui pallie au moins certains des inconvénients des systèmes connus. 5 L'invention vise en particulier à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un système de déshuilage qui optimise le rendement des dégazeurs. 4. Exposé de l'invention Pour ce faire, l'invention concerne un système de déshuilage d'un mélange air/huile de pressurisation d'enceintes pressurisées d'une turbomachine, ledit 10 système comprenant : au moins un dégazeur centrifuge comprenant une enceinte de séparation dudit mélange agencé autour d'un arbre d'entrainement, une entrée de mélange dans ladite enceinte, une sortie d'air déshuilé et une sortie d'huile extraite dudit mélange, 15 au moins un boitier mécanique de la turbomachine comprenant une pluralité de pièces mécaniques dont au moins une est reliée mécaniquement audit arbre d' entrainement dudit dégazeur de manière à pouvoir l'entrainer en rotation, ledit boitier étant configuré pour pouvoir contenir un brouillard d'huile de 20 lubrification desdites pièces mécaniques. Un système de déshuilage selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'isolement dudit mélange air/huile par rapport audit brouillard d'huile dudit boitier mécanique de telle sorte que ledit brouillard d'huile dudit boitier mécanique ne puisse pas enrichir en huile ledit mélange à 25 séparer par ledit dégazeur. En d'autres termes, l'invention organise une séparation physique entre le mélange air/huile ayant circulé dans les enceintes pressurisées de la turbomachine et le boitier mécanique participant à l'entrainement en rotation du dégazeur. En particulier, le mélange air/huile à séparer par le dégazeur du système de 30 déshuilage est isolé du brouillard d'huile présent dans le boitier mécanique. Cet 3056635 4 isolement empêche l'enrichissement du mélange air/huile issu des enceintes pressurisées de la turbomachine en huile issue du brouillard d'huile du boitier mécanique. Un système selon l'invention permet en outre une diminution de la 5 température du boitier mécanique en limitant les échanges thermiques entre le mélange air/huile issu des enceintes pressurisées de la turbomachine, qui est un mélange chaud, et le brouillard d'huile du boitier mécanique. Un système de déshuilage selon l'invention permet donc de réduire les besoins de refroidissement du boitier mécanique. 10 Les enceintes pressurisées d'une turbomachine peuvent être formées selon les architectures choisies par des bagues carbone, des joints à brosses, des labyrinthes, ou tout dispositifs équivalents. Avantageusement et selon l'invention, lesdits moyens d'isolement dudit mélange comprennent une conduite reliant directement une sortie desdites enceintes pressurisées à ladite entrée dudit 15 mélange dans ladite enceinte dudit dégazeur de telle sorte que ledit mélange des enceintes pressurisées alimente directement ledit dégazeur sans interaction avec ledit brouillard d'huile du boitier mécanique. Selon cette variante, le système de déshuilage comprend une conduite reliant une sortie des enceintes pressurisées de la turbomachine à l'entrée de 20 mélange du dégazeur. Ainsi, cette conduite isole la circulation de mélange entre les enceintes pressurisées et le dégazeur du brouillard d'huile présent dans le boitier mécanique. Cette conduite permet d'empêcher l'enrichissement du mélange air/huile issu des enceintes pressurisées par l'huile de lubrification du boitier mécanique. 25 Avantageusement et selon cette variante, le dégazeur est logé dans ledit boitier mécanique et ladite conduite traverse ledit boitier mécanique. Cette variante avantageuse permet de conserver une architecture proche de l'architecture des systèmes connus, c'est-à-dire de maintenir le dégazeur dans le boitier mécanique, mais d'isoler le mélange du brouillard par l'aménagement 30 d'une conduite entre l'entrée du dégazeur et les enceintes pressurisées. Pour ce faire, la conduite traverse le boitier mécanique. 3056635 5 Avantageusement et selon cette variante, ledit arbre d'entrainement dudit dégazeur est creux et forme au moins une portion de ladite conduite reliant lesdites enceintes pressurisées de la turbomachine à l'entrée du dégazeur. Par exemple, selon une variante avantageuse de l'invention, ledit arbre 5 d'entrainement dudit dégazeur est creux et permet une aspiration du mélange dans l'enceinte entre le boitier mécanique et un carter d'entrée d'air d'un compresseur de la turbomachine. Cette variante met utilement à profit l'arbre d'entrainement du dégazeur pour lui faire jouer, en plus de son rôle de mise en mouvement du dégazeur, un 10 rôle de cheminement du mélange à séparer et de moyens d'isolement du mélange du brouillard d'huile présent dans le boitier mécanique. Avantageusement et selon une autre variante de l'invention, ledit dégazeur est agencé à l'extérieur dudit boitier mécanique et ledit arbre d'entrainement dudit dégazeur traverse ledit boitier mécanique, ledit boitier mécanique formant lesdits 15 moyens d'isolement dudit mélange par rapport au brouillard d'huile. Selon cette variante, le dégazeur est agencé à l'extérieur du boitier mécanique, le carter du boitier mécanique formant ainsi les moyens d'isolement du mélange par rapport au brouillard d'huile. Par exemple, selon une variante avantageuse de l'invention, le dégazeur 20 est agencé entre le boitier mécanique et un carter d'entrée d'air d'un compresseur de la turbomachine. Avantageusement et selon l'invention, ledit boitier mécanique est un boitier réducteur ou un boitier accessoires de la turbomachine. Avantageusement et selon l'invention, la sortie d'huile dudit dégazeur 25 débouche dans ledit boitier mécanique. Selon cette variante, l'huile extraite par le dégazeur peut servir à lubrifier les pièces mécaniques du boitier mécanique. L'invention concerne également un turbomoteur comprenant un système de déshuilage selon l'invention. 30 Un turbomoteur selon l'invention équipé d'un système de déshuilage selon l'invention consomme donc moins d'huile qu'un turbomoteur de l'art antérieur 3056635 6 par une récupération d'huile améliorée. Un turbomoteur selon l'invention présente un poids plus léger qu'un turbomoteur de l'art antérieur. La durée d'une mission d'un hélicoptère équipé de turbomoteurs selon l'invention est donc plus longue. En outre, les opérations de maintenance sont moins fréquentes. Enfin, l'impact 5 écologique d'un turbomoteur selon l'invention est meilleur que celui des turbomoteurs de l'art antérieur. L'invention concerne également un dégazeur et une turbomachine caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. 10 5. Liste des figures D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 est une vue schématique fonctionnelle d'un système de 15 déshuilage d'un mélange air/huile de pressurisation d'étanchéités d'une turbomachine selon l'art antérieur, la figure 2 est une vue schématique fonctionnelle d'un système de déshuilage d'un mélange air/huile de pressurisation d'étanchéités d'une turbomachine selon l'invention, 20 la figure 3 est une vue schématique d'un dégazeur d'un système de déshuilage selon un mode de réalisation de l'invention. 6. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins d'illustration et de clarté. 25 Les mêmes références sont utilisées sur les différentes figures pour les différents éléments d'un système de déshuilage ayant une fonction identique ou de même nature. On observe sur la figure 1, un arbre 10 d'une turbomachine équipée d'un système de déshuilage de l'art antérieur. Cet arbre 10 est par exemple la ligne 30 d'arbres d'un générateur de gaz et d'une turbine libre d'un turbomoteur d'un hélicoptère. Un air pressurisé, représenté par des flèches 11 en traits continus, est 3056635 7 injecté dans les étanchéités afin d'assurer l'étanchéité des enceintes pressurisées 13 de la turbomachine. Cet air 11 se charge en huile au cours de sa circulation dans les enceintes pressurisées 13. Sur la figure 1, on a représenté un mélange d'air et d'huile circulant le long de l'arbre 10 de la turbomachine. Les traits 5 interrompus 11 représentent l'air et les traits pointillés 12 représentent l'huile du mélange. Selon l'art antérieur, le système de déshuilage du mélange air/huile des étanchéités 13 comprend un dégazeur 20 centrifuge qui est logé dans une boite 30 d'accessoires. Une telle boite 30 d'accessoires comprend une pluralité de pignons 10 21, 22 qui sont agencés les uns par rapport aux autres et reliés mécaniquement de sorte à pouvoir récupérer de la puissance mécanique sur l'arbre 10 de la turbomachine et fournir cette puissance mécanique à différentes servitudes nécessaires au fonctionnement de la turbomachine, et notamment au dégazeur centrifuge 20 pour assurer son entrainement en rotation. 15 La boite 30 accessoires comprend en outre un gicleur 32 destiné à fournir de l'huile 33 de lubrification des différentes pièces mécaniques logées dans la boite 30 accessoires, tels que notamment les pignons 21, 22. Ce gicleur 32 est alimenté en huile par une réserve 35 d'huile agencée à l'extérieur de la boite 30 d' acces soires. 20 Selon l'art antérieur, le mélange air/huile nécessaire aux étanchéités des enceintes pressurisées 13 est directement injecté dans la boite 30 accessoires de sorte que le dégazeur traite l'ensemble formé du mélange air/huile des enceintes pressurisées 13 et du brouillard 39 d'huile présent dans la boite accessoires formé notamment par l'huile 33 émise par le gicleur 32 pour la lubrification des pièces 25 mécaniques. La figure 2 représente de manière très schématique la configuration du système de déshuilage selon un mode de réalisation de l'invention. Selon l'invention, le mélange air/huile des enceintes pressurisées 13 de la turbomachine n'est plus injecté directement dans la boite 30 accessoires, mais est guidé 30 directement vers l'entrée 27 du dégazeur par l'intermédiaire d'une conduite 40 qui relie les enceintes pressurisées 13 à l'entrée 27 du dégazeur. Cette conduite 40 3056635 8 permet ainsi d'isoler le mélange air/huile issu des enceintes pressurisées 13 par rapport au brouillard 39 d'huile présent dans la boite 30 accessoires. L'agencement de cette conduite 40 entre la sortie des enceintes pressurisées 13 et l'entrée 27 du dégazeur empêche donc que le brouillard d'huile 5 de la boite 30 enrichisse en huile le mélange air/huile des enceintes pressurisées 13 à séparer par le dégazeur 20. Le dégazeur 20 comprend en outre une sortie 28 d'huile extraite du mélange et une sortie 29 d'air déshuilé. Selon un mode de réalisation de l'invention, la sortie 28 d'huile est 10 directement reliée à l'intérieur de la boite 30 accessoires de manière à pouvoir lubrifier les pièces mécaniques de la boite. Selon un autre mode de réalisation non représenté, l'huile extraite du mélange est injectée dans la réserve 35 d'huile. Cette conduite peut par exemple traverser la boite 30 d'accessoires de telle 15 sorte que le dégazeur 20 reste logé dans la boite d'accessoires. Selon un autre mode de réalisation non représenté, le dégazeur est logé à l'extérieur de la boite d'accessoires et son entrainement en rotation est obtenu par un arbre qui traverse la boite 30 d'accessoires. L'alimentation en mélange peut être soit réalisée par une conduite telle que celle décrite en lien avec le mode de 20 réalisation de la figure 2, soit par diffusion directe du mélange dans l'entrée du dégazeur. Selon une autre variante représentée sur la figure 3, l'alimentation du dégazeur 20 en mélange air/huile est réalisée par l'intermédiaire de l'arbre 52 d'entrainement du dégazeur. Cet arbre 52 d'entrainement est creux de telle 25 manière qu'une extrémité 53 de l'arbre peut recevoir le mélange à traiter et l'autre extrémité 54 de l'arbre opposée permet l'évacuation du mélange d'air déshuilé. Une cloison 70 aménagée dans l'arbre creux 52 permet en outre de séparer l'entrée 53 de la sortie 54 et force ainsi le passage du mélange d'air dans les enceintes 58a, 58b du dégazeur. La circulation du mélange en provenance de la 30 turbine, c'est-à-dire de l'arbre 10 à l'entrée 53 du dégazeur est schématisée par les flèches 59 sur la figure 3. 3056635 9 Selon ce mode de réalisation, le dégazeur est en outre entrainé en rotation par l'intermédiaire d'un pignon 60 monté solidairement sur l'arbre creux 52 et entrainé en rotation par l'arbre 10. Sur la figure 3, on observe également que le dégazeur comprend deux 5 enceintes de dégazage agencées sur son arbre d'entrainement, une enceinte 58a destinée à traiter le mélange air/huile issu des étanchéités et prélevé dans un carter d'entrée d'air comme décrit précédemment, et une enceinte 58b destinée à traiter le brouillard d'huile présent à l'intérieur de la boite accessoires. Selon une autre variante, le dégazeur peut ne comprendre qu'une enceinte de dégazage. 10 REVENDICATIONS1. Système de déshuilage d'un mélange air/huile (11, 12) de pressurisation d'enceintes pressurisées (13) d'une turbomachine, ledit système comprenant : - au moins un dégazeur (20) centrifuge comprenant une enceinte de séparation dudit mélange agencé autour d'un arbre (52) d'entrainement, une entrée (27, 53) de mélange dans ladite enceinte, une sortie d'air (29, 54) déshuilé et une sortie d'huile (28) extraite dudit mélange, - au moins un boitier (30) mécanique de la turbomachine comprenant une pluralité de pièces (21, 22) mécaniques dont au moins une est reliée mécaniquement audit arbre d' entrainement dudit dégazeur (20) de manière à pouvoir l'entrainer en rotation, ledit boitier (30) étant configuré pour pouvoir contenir un brouillard (39) d'huile de lubrification desdites pièces (21, 22) mécaniques, caractérisé en ce que ledit système de déshuilage comprend en outre des moyens (40) d'isolement dudit mélange air/huile (11, 12) par rapport audit brouillard (39) d'huile dudit boitier (30) mécanique de telle sorte que ledit brouillard (39) d'huile dudit boitier (30) mécanique ne puisse pas enrichir en huile ledit mélange à séparer par ledit dégazeur. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'isolement dudit mélange comprennent une conduite (40) reliant directement une sortie desdites enceintes pressurisées (13) à ladite entrée (27, 53) dudit mélange dans ladite enceinte dudit dégazeur (20) de telle sorte que ledit mélange de pressurisation des enceintes pressurisées alimente directement ledit dégazeur sans interaction avec ledit brouillard (39) d'huile du boitier mécanique. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dégazeur (20) est logé dans ledit boitier (30) mécanique et en ce que ladite conduite (40) traverse ledit boitier (30) mécanique. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit arbre (52) d' entrainement dudit dégazeur est creux et forme au moins une portion de ladite 3056635 11 conduite (40) reliant lesdites enceintes pressurisées de la turbomachine à l'entrée dudit dégazeur. 5. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un dégazeur (20) double configuré pour pouvoir traiter dans une première enceinte 5 (58a) l'air des enceintes pressurisées (13) et dans une deuxième enceinte (58b), l'air du boitier mécanique (30). 6. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dégazeur (20) est agencé entre le boitier (30) mécanique et un carter d'entrée d'air d'un compresseur de la turbomachine. 10 7. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dégazeur (20) est agencé à l'extérieur dudit boitier (30) mécanique et en ce que ledit arbre (52) d'entrainement dudit dégazeur traverse ledit boitier (30) mécanique, ledit boitier (30) mécanique formant lesdits moyens d'isolement dudit mélange par rapport au brouillard d'huile du boitier mécanique (30). 15 8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit dégazeur (20) est agencé entre le boitier (30) mécanique et un carter d'entrée d'air d'un compresseur de la turbomachine. 9. Système selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit boitier (30) mécanique est un boitier réducteur ou un boitier accessoires de la 20 turbomachine. 10. Système selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite sortie d'évacuation d'huile dudit dégazeur débouche dans ledit boitier (30) mécanique. 11. Système selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite 25 sortie d'évacuation d'huile dudit dégazeur débouche dans une réserve d'huile (35). 12. Turbomachine comprenant un système de déshuilage selon l'une des revendications 1 à 11. 30