Brevet FR3071418A1 — publié le 20190329

PIECE POUR DEGAZEUR CENTRIFUGE DE TURBOMACHINE ET PROCEDE DE FABRICATION DE LADITE PIECE 1. Domaine technique de l'invention L'invention concerne un dégazeur centrifuge de turbomachine. 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 en général réalisés par des labyrinthes d'air pressurisés aménagés au voisinage des ensembles tournants. 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 différents labyrinthes prévus 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 d'accessoires, etc. Or, cet air ayant transité par différentes zones de la turbomachine, il est chargé en huile utilisée 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 dégazeurs qui permettent de séparer l'huile de l'air avant d'évacuer l'air vers l'extérieur de la turbomachine. Un tel dégazeur est en général agencé et entrainé par une prise de puissance mécanique au niveau de la boite d'accessoires ou du réducteur de la 25 turbomachine. De manière connue, un tel dégazeur centrifuge comprend une ou plusieurs enceinte(s) de séparation centrifuge du mélange air/huile agencée(s) autour d'un arbre creux et délimitée(s) par une paroi annulaire externe et une paroi annulaire interne. Le dégazeur comprend en outre une entrée axiale d'alimentation de 2 l'enceinte avec le mélange air/huile, et une sortie d'huile périphérique ménagée dans la paroi externe. Ainsi, lors de la mise en rotation du dégazeur, obtenue en général par l'intermédiaire d'un pignon de la boite d'accessoires ou du réducteur, l'huile est naturellement entrainée par force centrifuge vers la sortie d'huile 5 ménagée en périphérie du dégazeur. Une sortie d'air déshuilé est en outre ménagée dans la paroi interne et reliée à l'arbre creux, ce qui permet d'évacuer l'air vers l'extérieur. Certains dégazeurs, tel celui décrit dans la demande WO-A1-2011004023, comprennent en outre des filtres agencés dans l'enceinte du dégazeur pour 10 améliorer le captage des gouttes d'huile et favoriser ainsi le déshuilage du mélange. En effet, les filtres augmentent la surface de contact disponible et améliorent donc la probabilité qu'une goutte d'huile transportée par le flux de mélange soit accrochée à une paroi. Ces filtres sont en général formés d'une mousse métallique, telle qu'une mousse commercialisée sous la dénomination 15 Retimet®. Cependant les performances des dégazeurs connus sont en général handicapées par des pertes de charge internes qui sont dues à deux causes en particulier, les formes de la veine, comprenant l'enceinte de centrifugation, empruntée par le flux d'air en cours de déshuilage, et la présence de la mousse 20 métallique. En ce qui concerne les formes internes au dégazeur délimitant la veine empruntée par le flux d'air, le procédé de fabrication peut alors être limitant quant au potentiel de géométrie optimale à réaliser. En ce qui concerne, la présence de mousse métallique, les pertes de charge sont dues au fait qu'à haute vitesse (par exemple pour des vitesses de l'ordre de 6000 tours/min), la surface frontale constituée par la mousse métallique agit comme un mur et le degré de pénétration des particules d'air dans la mousse est faible. De ce point de vue, les procédés de fabrication connus, intégrant par exemple une mousse déterminée, ne permettent pas le pilotage de la géométrie de la structure. Il est alors complexe de trouver un couple solution technologique / moyen 3 de production compatible des deux aspects que sont la minimisation des pertes et l'optimisation de la capacité de déshuilage. Les solutions trouvées sont alors des compromis entre ces deux aspects, et non pas un optimum pour les deux. A titre d'exemple, la fonderie permet la génération de formes complexes, 5 limitant les pertes de charge mais rend l'intégration de mousses métalliques complexes ou en dégradent le gain. Selon un autre exemple, l'usinage conventionnel permet d'intégrer des mousses métalliques mais limite les libertés dans la génération de formes de veine d'air et multiplie le nombre de références de pièces. Dans ce cas, la forme de 10 l'enceinte peut ne pas être optimale pour les pertes de charge et les choix de géométrie de la structure de mousse logée dans l'enceinte pour favoriser l'écoulement d'air qui les traverse peuvent être limités par les accès aux espaces intérieurs. Il existe donc un besoin de concevoir un dégazeur avec un procédé de 15 fabrication permettant à la fois, d'avoir un certain de degré de liberté quant aux géométries choisies pour faire circuler le flux d'air en cours de déshuilage et d'intégrer simplement une structure type « mousse métallique » à même d'augmenter le taux de captage de gouttelettes d'huile. 3. Objectifs de l'invention 20 L'invention vise à fournir une conception de dégazeur répondant au besoin précité, pour obtenir un dégazeur centrifuge de turbomachine qui présente des performances améliorées par rapport aux dégazeurs connus. L'invention vise également à fournir un dégazeur dans lequel la structure de la mousse est telle qu'elle maximise le nombre de gouttelettes captées en 25 minimisant les pertes de charge afférentes. 4. Exposé de l'invention Pour ce faire, l'invention concerne une pièce pour un dégazeur centrifuge d'un mélange air/huile de turbomachine, destinée à tourner autour d'un axe de symétrie, comprenant une partie structurelle configurée pour délimiter une veine 30 pour le flux dudit mélange, comportant : 4 - au moins une entrée axiale annulaire dudit mélange air/huile et une sortie radiale interne annulaire, plus proche de l'axe de symétrie que l'entrée axiale et configurée pour évacuer l'air déshuilé ; - une enceinte de centrifugation circonférentielle s'étendant axialement 5 entre une première extrémité comprenant ladite entrée axiale et une seconde extrémité communiquant avec ladite sortie radiale interne ; - au moins une sortie radiale d'huile ménagée dans une paroi radialement extérieure, sensiblement annulaire, de l'enceinte de centrifugation et configurée pour pouvoir évacuer l'huile séparée dudit 10 mélange par centrifugation vers l'extérieur du dégazeur. La pièce comprend en outre au moins une structure alvéolaire, par exemple une mousse ou un treillis, configurée pour filtrer l'huile en laissant passer l'air et occupant au moins un espace dans ladite veine qui ferme la communication entre l'entrée axiale et la sortie radiale interne. 15 Ladite pièce est caractérisée en ce que la partie structurelle et la structure alvéolaire sont formées d'une seule pièce. On notera que la partie structurelle et la structure alvéolaire sont formées d'une seule pièce mais ne sont pas nécessairement de la même matière. En particulier, le matériau poreux de la structure alvéolaire peut être métallique ou 20 non métallique. Il est en effet envisageable de considérer une application en plastique de ce composant, puisque dans les boîtes accessoires, tout du moins de turbines pour hélicoptère, ils sont utilisés à des vitesses de rotation acceptables d'un point de vue centrifuge mais également à des températures dites « froides » ( REVENDICATIONS1. Pièce (1) pour un dégazeur centrifuge d'un mélange air/huile de turbomachine, destinée à tourner autour d'un axe de symétrie (X), comprenant une partie structurelle (2, 3) configurée pour délimiter une veine (4) pour le flux dudit mélange, comportant : - au moins une entrée axiale (6) annulaire dudit mélange air/huile et une sortie radiale interne (12) annulaire, plus proche de l'axe de symétrie (X) que l'entrée axiale (6) et configurée pour évacuer l'air déshuilé ; - une enceinte de centrifugation (7) circonférentielle s'étendant axialement entre une première extrémité comprenant ladite entrée axiale (6) et une seconde extrémité communiquant avec ladite sortie radiale interne (12) ; - au moins une sortie radiale d'huile (9) ménagée dans une paroi radialement extérieure (3b), sensiblement annulaire, de l'enceinte de centrifugation (7) et configurée pour pouvoir évacuer l'huile séparée dudit mélange par centrifugation vers l'extérieur du dégazeur ; comprenant en outre au moins une structure alvéolaire (5), par exemple une mousse ou un treillis, configurée pour filtrer l'huile en laissant passer l'air et occupant au moins un espace (17) dans ladite veine (4) qui ferme la communication entre l'entrée axiale (6) et la sortie radiale interne (12), caractérisée en ce que la partie structurelle (2,3) et la structure alvéolaire (5) sont formées d'une seule pièce. 2. Pièce (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un espace libre de matériau (16) s'étend axialement dans l'enceinte de centrifugation (7) entre l'entrée axiale (6) et l'espace (17) occupé par la structure alvéolaire (5), ledit espace occupé par la structure alvéolaire (5) s'étendant au moins partiellement à l'intérieur de l'enceinte de centrifugation (7). 18 3. Pièce (1) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la partie structurelle comprend une première coque (2) de révolution entourée par une deuxième coque (3) de révolution formant respectivement des parois 5 circonférentielles intérieures et extérieures de la veine, la deuxième coque (3) comprenant une première partie, formant la paroi radialement extérieure (3b) de l'enceinte de centrifugation (7), et une deuxième partie (3a) sensiblement radiale, définissant une limite axiale de la veine (4) opposée à ladite entrée axiale (6). 10 4. Pièce (1) selon la revendication précédente dans laquelle la première coque (2) comporte une extrémité axiale (2a) opposée à l'entrée radiale (6) qui ménage, avec la deuxième partie (3a) de la deuxième coque (3), une sortie (10) vers l'axe de symétrie (X) au niveau de la seconde extrémité de l'enceinte de centrifugation (7) et qui est conformée, par exemple en bourrelet ou en plateau 15 circonférentiel arrondi, de manière à maintenir le plus longtemps possible le mélange air/huile sur les plus grands diamètres de la veine (4). 5. Pièce (1) selon la revendication précédente dans laquelle l'espace (17) occupé par la structure alvéolaire (5) s'étend entre une première surface (5a) 20 transversale à la veine (4) joignant la première coque (2) à la paroi radialement extérieure (3b) dans l'enceinte de centrifugation (7) et une deuxième surface (5b) transversale à la veine (4) joignant la deuxième partie (3a) de la deuxième coque (3) et la première coque (2) au niveau de son extrémité axiale (2a) opposée à l'entrée radiale (6). 25 6. Pièce (1) selon l'une des revendications 4 et 5, dans laquelle la partie structurelle comprend des cloisons (8) sensiblement axiales reliant la première (2) et la deuxième (3) coque, réparties circonférentiellement et séparant la veine (4) en une pluralité de compartiments agencés radialement autour de l'axe de 30 symétrie (X), chaque compartiment communiquant avec l'entrée axiale (6), la sortie radiale interne (12) et au moins une sortie radiale d'huile (9). 19 7. Pièce (1) selon l'une des revendications 4 à 6, dans laquelle la partie structurelle comprend des éléments reliant la première (2) et la deuxième (3) coque dans une deuxième partie (11) de la veine (4) mettant l'enceinte de 5 centrifugation (7) en communication avec la sortie radiale interne (12), lesdits éléments étant configurés pour servir de support entre les deux coques au cours d'une fabrication additive de la pièce et pour favoriser l'écoulement de l'air déshuilé dans la deuxième partie (11) de la veine (4). 10 8. Pièce (1) selon l'une des revendications précédentes dans laquelle la porosité et/ou la texture de la structure alvéolaire (5) varie axialement et/ou radialement dans l'espace (17) qu'elle occupe, de manière à uniformiser les pertes de charge entre les zones proches de la première coque (2), peu soumises à la force centrifuge, et les zones proches de la paroi radialement extérieure (3b), 15 fortement soumises à la force centrifuge, et/ou à optimiser l'évacuation des gouttelettes captées par la structure alvéolaire (5) vers une sortie radiale d'huile (9). 9. Dégazeur centrifuge d'un mélange air/huile de turbomachine 20 comprenant une pièce (1) selon l'une des revendications précédentes, un arbre creux (13) solidaire de ladite pièce et configuré pour recueillir l'air sortant de la sortie radiale interne (12), et un pignon (18) de mise en rotation de l'ensemble. 10. Procédé de réalisation d'une pièce (1) selon l'une des revendications 1 à 8, 25 comprenant une phase de fabrication additive simultanée de la partie structurelle (2, 3, 16) et de la structure alvéolaire (5).