Brevet FR3057019A1 — publié le 20180406

ACTIONNEUR HYDRAULIQUE POUR TURBOMACHINE, COMPRENANT UN CONDUIT DE REFROIDISSEMENT ALIMENTE EN DERIVATION D'UNE VANNE DE COMMANDE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte au domaine technique général des turbomachines pour aéronef. Plus précisément, l'invention concerne un ensemble destiné à fournir une puissance mécanique à des équipements de turbomachine. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La figure 1 représente un ensemble hydraulique pour turbomachine, configuré pour fournir une puissance mécanique à des équipements de turbomachine. Un tel ensemble est par exemple connu de la demande de brevet FR 2 957 999 de la société Snecma. L'ensemble comprend un piston 3 coulissant dans un carter 2. À l'intérieur du carter 2 se trouvent une première chambre 23 et une deuxième chambre 25 qui sont séparés par le piston 3. Le piston 3 est traversé par un canal 31 qui est configuré pour laisser s'écouler un débit de fuite entre la première chambre 23 et la deuxième chambre 25. Le canal 31 comporte un restricteur d'écoulement 32 qui est par exemple formé par des coudes du canal 31 ou qui présente un diamètre réduit par rapport au reste du canal 31. Le débit de fuite est utile pour refroidir l'ensemble, notamment en cas d'incendie dans la turbomachine. Néanmoins, le débit de fuite dépend de la différence de pression entre la première chambre 23 et la deuxième chambre 25, c'est-à-dire des efforts exercés sur le piston 3. Il existe donc un besoin de refroidir un ensemble configuré pour fournir une puissance mécanique à des équipements de turbomachine, tout en en maitrisant mieux le débit de fuite et en augmentant les performances de l'ensemble. 3057019 2 EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention vise à résoudre au moins partiellement les problèmes rencontrés dans les solutions de l'art antérieur. A cet égard, l'invention a pour objet un ensemble pour turbomachine, 5 comprenant un piston, un carter à l'intérieur duquel le piston est configuré pour coulisser, et une vanne de commande configurée pour commander le déplacement du piston. L'intérieur du carter comprend une première chambre et une deuxième chambre séparée de la première chambre par le piston. L'ensemble comprend un conduit de refroidissement qui est configuré pour faire circuler du fluide pour refroidir la première 10 chambre et la deuxième chambre. La vanne comprend un premier orifice et un deuxième orifice qui est relié fluidiquement à la première chambre. Selon l'invention, l'ensemble comprend une première branche de dérivation située en dérivation du premier orifice et du deuxième orifice, la première branche de dérivation étant reliée fluidiquement au conduit de refroidissement. 15 Grâce à l'invention, le conduit de refroidissement comprend une alimentation en fluide qui est indépendante de la position de l'obturateur de la vanne de commande. Le débit de refroidissement est alors au moins partiellement indépendant de la différence de pression entre les chambres. Par ailleurs, la première branche de dérivation est située en dérivation du 20 premier orifice et du deuxième orifice de la vanne, ce qui permet de limiter la masse et l'encombrement de l'ensemble. L'invention permet donc de rendre le débit de fuite moins sensible à la différence de pression entre les chambres, tout en limitant la masse et l'encombrement de l'ensemble. 25 L'invention peut comporter de manière facultative une ou plusieurs des caractéristiques suivantes combinées entre elles ou non. Avantageusement, la vanne de commande comprend un troisième orifice et un quatrième orifice qui est relié fluidiquement à la deuxième chambre. L'ensemble comprend une deuxième branche de dérivation située en dérivation du troisième orifice et 3057019 3 du quatrième orifice, la deuxième branche de dérivation étant reliée fluidiquement au conduit de refroidissement. Selon une particularité de réalisation, la vanne comprend un obturateur dont la position d'ouverture ou de fermeture est commandée électriquement et/ou 5 hydrauliquement. Selon une forme de réalisation avantageuse, l'obturateur comprend au moins trois positions: une première position d'ouverture dans laquelle le premier orifice est relié fluidiquement au deuxième orifice, le troisième orifice étant relié fluidiquement au 10 quatrième orifice, une deuxième position d'ouverture dans laquelle le premier orifice est relié fluidiquement au quatrième orifice, le deuxième orifice étant relié fluidiquement au troisième orifice, et une position intermédiaire dans laquelle les orifices ne sont pas reliées 15 fluidiquement entre eux. Selon une autre particularité de réalisation, le conduit de refroidissement entoure au moins partiellement la première chambre et la deuxième chambre. De préférence, le conduit de refroidissement s'étend au moins partiellement à l'intérieur d'une paroi du carter. 20 Avantageusement, le conduit de refroidissement comprend au moins un restricteur de débit configuré pour limiter le débit de fluide circulant dans le conduit de refroidissement. L'invention se rapporte aussi à une turbomachine comprenant un ensemble tel que défini ci-dessus. L'ensemble est notamment un vérin hydraulique pour 25 turbomachine. 3057019 4 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : 5 - la figure 1 est une représentation schématique partielle d'un ensemble pour turbomachine, selon un mode de réalisation connu de l'état de la technique, destiné à fournir une puissance mécanique à des équipements de turbomachine - la figure 2 est une représentation schématique partielle d'un 10 ensemble pour turbomachine, selon un premier mode de réalisation de l'invention, dans lequel le piston est en position « tige rentrée » ; - la figure 3 est une représentation schématique partielle de l'ensemble selon le premier mode de réalisation, dans lequel le piston est en position « tige sortie » ; 15 - la figure 4 est une représentation schématique fonctionnelle de la vanne de commande de l'ensemble selon le premier mode de réalisation. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures 20 portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. La figure 2 représente un ensemble hydraulique pour turbomachine 1, selon un mode préféré de réalisation de l'invention. L'ensemble est un actionneur mécanique pour turbomachine 1, tel qu'un vérin hydraulique de turbomachine. Il fournit 25 une puissance mécanique à des équipements de turbomachine, par exemple un mécanisme de changement d'orientation de pales d'aube de stator de la turbomachine 1. L'ensemble comprend un piston 3 et un carter 2 dans lequel le piston 3 est configuré pour coulisser. Le déplacement du piston 3 à l'intérieur du carter 2 est commandé par une vanne de commande 6, sur ordre d'un système de commande 7. 3057019 5 L'ensemble comporte également un circuit de refroidissement 5 configuré pour le refroidir par circulation d'un débit de fluide, notamment en cas d'incendie. Le fluide circulant dans l'ensemble est de l'huile ou du carburant. Il sert de fluide caloporteur dans le circuit de refroidissement 5. Il sert également à fournir une 5 puissance hydraulique sous l'effet du piston 3. Le piston 3 est raccordé à une tige 4 qui est configurée pour transmettre des efforts mécaniques aux équipements de la turbomachine 1. Le piston 3 et la tige 4 forment conjointement une seule pièce qui est sensiblement symétrique de révolution autour de l'axe du piston 3. 10 Le carter 2 comprend une unique paroi latérale 20 qui est sensiblement cylindrique de révolution autour de l'axe du piston 3. L'intérieur du carter 2 comprend une première chambre 23 et une deuxième chambre 25 qui sont entourées par la paroi 20 du carter 2. La deuxième chambre 25 est séparée de la première chambre 23 par le piston 3. 15 La paroi 20 est traversée par un conduit d'alimentation 83 en fluide de la première chambre 23 et par un conduit d'alimentation 93 en fluide de la deuxième chambre 25. Elle est également traversée par un conduit de refroidissement 50 qui entoure la première chambre 23 et la deuxième chambre 25. Le conduit de refroidissement 50 s'étend depuis sa première extrémité B 20 qui est située dans la paroi 20 jusqu'à sa deuxième extrémité G qui est également située dans la paroi 20. La première extrémité B est une ouverture qui est située à proximité du conduit d'alimentation 83 de la première chambre. La deuxième extrémité G est une ouverture qui est située à proximité du conduit d'alimentation 93 de la deuxième chambre. Le conduit de refroidissement 50 s'étend sur la majorité du pourtour du carter 2. 25 Le conduit de refroidissement 50 comprend un restricteur d'écoulement 52 qui prend par exemple la forme de reliefs, de coudes et/ou de rétrécissement du conduit 50. Le restricteur d'écoulement 52 permet de limiter l'écoulement d'un débit de fuite dans le conduit 50. Le conduit de refroidissement 50 sert à refroidir au moins la première chambre 23 et la deuxième chambre 25. Dans le mode de réalisation représenté, il est 3057019 6 également utilisé pour refroidir la paroi 20 du carter 2 et éventuellement d'autres équipements du vérin, tel qu'un capteur de déplacement du piston 3. La vanne de commande 6 comprend un obturateur (non représenté) et quatre orifices C, D, H et I. 5 Le premier orifice C est raccordé à un premier conduit amont 81 dans lequel peut s'écouler du fluide en direction d'une pompe basse pression (non représenté), par l'intermédiaire d'un premier conduit d'alimentation 82 de la vanne. Ce troisième orifice C forme une sortie basse pression de la vanne 6. Le deuxième orifice D est raccordé fluidiquement à la première chambre 10 23 par le conduit d'alimentation 83 de la première chambre. Le deuxième orifice D est un premier port d'utilisation de la vanne 6. Le conduit 83 s'étend depuis le deuxième orifice D jusqu'à un orifice E qui débouche dans la première chambre 23. Le troisième orifice H est raccordé à un deuxième conduit amont 91 dans lequel peut s'écouler du fluide en provenance d'une pompe haute pression (non 15 représenté), par l'intermédiaire d'un deuxième conduit d'alimentation 92 de la vanne. Il s'agit d'une entrée haute pression de la vanne de commande 6. Le quatrième orifice I est raccordé fluidiquement à la deuxième chambre 25 par le conduit d'alimentation 93 de la deuxième chambre. Le quatrième orifice est un deuxième port d'utilisation de la vanne 6. Le conduit 93 s'étend depuis le quatrième orifice 20 I jusqu'à un orifice J qui débouche dans la deuxième chambre 25. En référence conjointe aux figures 2 à 4, la vanne 6 comprend au moins trois positions de fonctionnement : une première position d'ouverture pour faire sortir la tige 4, une deuxième position d'ouverture pour faire rentrer la tige 4, et une position intermédiaire dans laquelle le piston 3 est immobile. 25 Dans la première position d'ouverture, la vanne 6 laisse s'écouler du fluide depuis son premier orifice C en direction de son deuxième orifice D, et elle laisse s'écouler du fluide depuis son quatrième orifice I en direction de son troisième orifice H. La pression du fluide augmente dans la première chambre 23 par rapport à celle dans la deuxième chambre 25. Le piston 3 a alors tendance à se diriger en direction de la flèche F1 30 pour faire sortir la tige 4. 3057019 7 Dans la deuxième position d'ouverture, la vanne 6 laisse s'écouler du fluide depuis son troisième orifice H en direction de son deuxième orifice D, et elle laisse s'écouler du fluide depuis son quatrième orifice I en direction de son premier orifice C. La pression du fluide augmente dans la deuxième chambre 25 par rapport à celle dans la 5 première chambre 23. Le piston 3 a alors tendance à se diriger en direction de la flèche F2 pour faire rentrer la tige 4. Dans la troisième position ou position intermédiaire, la vanne 6 empêche la circulation de fluide entre ses orifices C, D, H et I. La vanne 6 commande hydrauliquement la position du piston 3 sur ordre 10 du système de commande 7. Le système de commande 7 comprend une unité de commande 71 et un système électronique de régulation 72 de la turbomachine. L'unité de commande 71 commande électriquement la position de l'obturateur de la vanne 6 sur ordre du système électronique de régulation 72. 15 Le système électronique de régulation 72 est également connu sous l'acronyme en anglais de « FADEC ». Il s'agit d'un système central de commande à deux voies redondantes et à pleine autorité de la turbomachine 1. Le système électronique de régulation 72 donne des ordres à l'unité de commande 71 pour changer la position du piston 3, en fonction des besoins en puissance 20 mécanique des équipements de la turbomachine 1. Le conduit de refroidissement 50 est raccordé au niveau de sa première extrémité B à un conduit de sortie 84 qui est raccordé au premier conduit amont 81 au niveau d'un noeud A. Le noeud A est un noeud de séparation du premier conduit d'alimentation 82 de la vanne et du conduit de sortie 84. 25 Autrement dit, le conduit de sortie 84 est situé en dérivation du premier conduit d'alimentation 82 de la vanne et du conduit d'alimentation 83 de la première chambre. Le conduit de refroidissement 50 est raccordé au niveau de sa deuxième extrémité G à un conduit d'entrée 94 qui est raccordé au deuxième conduit amont 91 au 3057019 8 niveau d'un noeud F. Le noeud F est un noeud de séparation du deuxième conduit d'alimentation 92 de la vanne et du conduit d'entrée 94. Autrement dit, le conduit d'entrée 94 est situé en dérivation du deuxième conduit d'alimentation 92 de la vanne et du conduit d'alimentation 93 de la deuxième 5 chambre. Le conduit de sortie 84, le conduit de refroidissement 50 et le conduit d'entrée 94 forment conjointement le circuit de refroidissement 5 de l'ensemble. Le premier conduit amont 81, le premier conduit d'alimentation 82, le conduit d'alimentation 83 de la première chambre et le conduit de sortie 84 forment 10 conjointement un premier circuit d'alimentation 8 en fluide de l'ensemble. Le deuxième conduit amont 91, le deuxième conduit d'alimentation 92, le conduit d'alimentation 93 de la deuxième chambre et le conduit d'entrée 94 forment conjointement un deuxième circuit d'alimentation 9 en fluide de l'ensemble. A la figure 2, le piston 3 est dans une position tige rentrée dans laquelle 15 le piston 3 est le plus proche du fond de la deuxième chambre 25. A la figure 3, le piston 3 est représenté en position tige sortie, dans lequel le piston 3 est le plus proche du fond de la première chambre 23. Le piston 3 passe de la position tige rentrée représentée à la figure 2 à la position tige sortie représentée à la figure 3, lorsque l'obturateur de la vanne de commande 20 6 est dans sa première position d'ouverture. Le piston 3 passe de la position tige sortie représentée à la figure 3 à la position tige rentrée représentée à la figure 2, lorsque l'obturateur de la vanne de commande 6 est dans sa deuxième position d'ouverture. Dans tous les cas, la pression dans le premier circuit amont 81 est 25 inférieure à celle dans le deuxième circuit amont 91. Du fluide s'écoule donc de façon continue dans le circuit de refroidissement 5 depuis le noeud F jusqu'au noeud A, à travers successivement le conduit d'entrée 94, le conduit de refroidissement 50 et le conduit de sortie 84. Ce débit de refroidissement est indépendant du débit de fluide circulant à travers le conduit d'alimentation 83 de la première chambre et de celui circulant à travers le 30 conduit d'alimentation 93 de la deuxième chambre. 3057019 9 Le conduit de sortie 84 étant en dérivation du premier conduit d'alimentation 82 de la vanne et du conduit d'alimentation 83 de la première chambre, la masse et l'encombrement du premier circuit d'alimentation 8 sont limités. Le conduit d'entrée 94 étant en dérivation du deuxième conduit 5 d'alimentation 92 de la vanne et du conduit d'alimentation 93 de la deuxième chambre, la masse et l'encombrement du deuxième circuit d'alimentation 9 sont limités. Selon une variante de réalisation non représentée, le conduit de sortie 84 n'est pas raccordé au premier circuit amont 81, et le conduit d'entrée 94 est en dérivation du deuxième conduit d'alimentation 92 et du conduit d'alimentation 93 de la deuxième 10 chambre. Selon une autre variante de réalisation non représentée, le conduit d'entrée 94 n'est pas raccordé au deuxième circuit amont 91, et le conduit de sortie 84 est en dérivation du premier conduit d'alimentation 82 et du conduit d'alimentation 83 de la première chambre. 15 En variante, le conduit de refroidissement 50 peut faire au moins partiellement saillie de la paroi cylindrique 20 du carter. En variante, le conduit de refroidissement 50 peut être ménagé dans une chemise située entre la paroi latérale 20 et le piston 3. En variante, le piston 3 est fixé à la tige 4 au lieu d'être monobloc avec la 2 0 tige 4. REVENDICATIONS1. Ensemble pour turbomachine (1), comprenant : un piston (3), un carter (2) à l'intérieur duquel le piston (3) est configuré pour coulisser, l'intérieur du carter (2) comprenant : une première chambre (23), et une deuxième chambre (25) séparée de la première chambre (23) par le piston (3), un conduit de refroidissement (50) configuré pour faire circuler du fluide pour refroidir la première chambre (23) et la deuxième chambre (25), une vanne de commande (6) configurée pour commander le déplacement du piston (3), la vanne (6) comprenant : un premier orifice (C), un deuxième orifice (D) relié fluidiquement à la première chambre (23), caractérisé en ce que l'ensemble comprend une première branche de dérivation (84) située en dérivation du premier orifice (C) et du deuxième orifice (D), la première branche de dérivation (84) étant reliée fluidiquement au conduit de refroidissement (50). 2. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel la vanne de commande (6) comprend un troisième orifice (H) et un quatrième orifice (I) qui est relié fluidiquement à la deuxième chambre (25), l'ensemble comprenant une deuxième branche de dérivation (94) située en dérivation du troisième orifice (H) et du quatrième orifice (I), la deuxième branche de dérivation étant reliée fluidiquement au conduit de refroidissement (50). 3. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la vanne (6) comprend un obturateur dont la position d'ouverture ou de fermeture est commandée électriquement et/ou hydrauliquement. 3057019 11 4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la vanne (6) comprend au moins trois positions : une première position d'ouverture dans laquelle le premier orifice (C) est relié 5 fluidiquement au deuxième orifice (D), le troisième orifice (H) étant relié fluidiquement au quatrième orifice (I), une deuxième position d'ouverture dans laquelle le premier orifice (C) est relié fluidiquement au quatrième orifice (I), le deuxième orifice (D) étant relié fluidiquement au troisième orifice (H), et 10 une position intermédiaire dans laquelle les orifices (C, D, H, I) ne sont pas reliées fluidiquement entre eux. 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le conduit de refroidissement (50) entoure au moins partiellement la première 15 chambre (23) et la deuxième chambre (25), le conduit de refroidissement (50) s'étendant de préférence au moins partiellement à l'intérieur d'une paroi (20) du carter. 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le conduit de refroidissement (50) comprend au moins un restricteur de débit 20 (52) configuré pour limiter le débit de fluide circulant dans le conduit de refroidissement (50). 7. Turbomachine (1) comprenant un ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes. 25