Brevet FR3075361A1 — publié le 20190621

Reservoir avec capteur de niveau de liquide Domaine de ('invention: La presente invention se rapporte a un capteur de niveau de liquide, en particulier de l'huile, (autrement appele OLS - Oil Level Sensor), pour les moteurs d'aeronefs a turbine a gaz, associe a un reservoir contenant le fluide dont on veut detecter le niveau. Etat de la technique : Dans le document WO-A1-2016/193593, le deposant a presente un ensemble comprenant un reservoir contenant, un liquide tel de l'huile, et un capteur de niveau de liquide comprenant : - un flotteur mobile le long de moyen de guidage et qui flotte sur le liquide du reservoir ou sur un volume de liquide en communication par le principe des vases communicants avec le liquide du reservoir, pour que le flotteur se deplace avec le niveau de liquide dans le reservoir, - au moins un aimant permanent mobile avec le flotteur, et - une carte electronique pourvue d'interrupteurs magnetiques sensibles audit aimant. Cette technologie, reprenant celle déjà presentee par exemple dans le document US-A-6 679 286, permet de mesurer le niveau dans les reservoirs d'huile de turbomachine de maniere efficace sans exposer le fluide a ('atmosphere exterieure ou requerir un controle visuel direct du liquide. Cela permet, en particulier, de concevoir des capteurs de niveau d'huile installes a l'interieur du reservoir, en evitant ainsi des derivations fluidiques vers un mesureur de niveau exterieur qui compliquent la conception d'ensemble et sont sources d'augmentation de masse. De plus, la partie sensible du capteur, la carte electronique est sans contact avec le fluide, ce qui ameliore la fiabilite. En faisant en sorte que les moyens de guidage soient disposes autour du flotteur et aient avec ledit flotteur des contacts limites a trois zones sensiblement lineaires, le 30 montage presente dans le document WO-A1-2016/193593 est isostatique. Un tel dispositif empeche que le flotteur ne se coince dans les moyens de guidage en se 2 mettant en biais. II assure donc une fiabilite de fonctionnement, en permettant de realiser le dispositif avec une masse et des contraintes mecaniques maitrisees. Cependant, les nouvelles architectures de moteurs a taux de dilution eleve imposent des contraintes de conception du reservoir d'huile. En effet, l'affinement de la nacelle 5 entourant le flux secondaire, ou meme sa disparition, impose de deplacer un equipement tel que le reservoir d'huile dans le compartiment cceur du turboreacteur, qui entoure le compresseur haute pression, la chambre de combustion et les premiers etages de turbine. L'espace disponible dans cet environnement est tres limite et, pour epouser la forme du moteur, le reservoir d'huile doit avoir une forme bien plus fortement 10 courbee que s'il etait installe dans une nacelle, avec des architectures plus classiques. Le fait que le reservoir soit courbe impacte fortement le capteur de niveau d'huile qui, etant un equipement sensible pour la securite de l'aeronef, doit pouvoir etre retire du reservoir et du moteur pour etre inspecte lors d'une operation de maintenance. En effet, il est envisageable d'installer le dispositif decrit dans WO-A1-2016/193593 dans 15 un tel reservoir en lui en faisant epouser la forme mais cela presente certains inconvenients. En particulier, un espace important au-dessus du reservoir doit etre prevu pour pouvoir sortir le capteur, etant donne qu'il est courbe. Cela empeche donc le positionnement d'equipements juste au-dessus du reservoir d'huile. De plus, le reservoir d'huile etant generalement place sur la partie haute du moteur, il n'est pas facilement 20 accessible et cette geometrie degrade beaucoup cette accessibilite. Un but de la presente invention est donc d'integrer capteur de niveau d'huile sans contact avec depose facilitee sur un reservoir d'huile ayant une forme courbee. Un deuxieme objectif de l'invention sera de limiter les risques de pannes dues au deplacement du flotteur dans un reservoir courbe. 25 Exposé de l'invention : A cet effet, l'invention concerne un ensemble comprenant un reservoir comportant au moins une paroi courbee, ledit reservoir etant destine a contenir un liquide, tel de l'huile, et un dispositif de mesure de niveau comprenant : - un flotteur mobile le long de moyens de guidage a l'interieur du reservoir, ('ensemble etant agence pour que le flotteur flotte sur le liquide du reservoir de 3 maniere a ce que le flotteur se deplace avec le niveau de liquide dans le reservoir sur un trajet suivant au moins une partie de la paroi courbee, la position du flotteur etant representative du niveau de liquide dans le reservoir, et - des moyens configures pour determiner la position du flotteur, comportant un 5 capteur sensible a la position dudit flotteur par la detection d'un signal emis ou reflechi par ce dernier. Selon ('invention, ledit capteur est installe a l'exterieur du reservoir, ce dernier etant configure pour laisser passer ledit signal entre le flotteur et le capteur. La seule interface qui existe entre le reservoir d'huile et le capteur est le signal 10 transmis entre le flotteur et le capteur permettant d'indiquer le niveau de liquide. Le flotteur etant situe dans le reservoir, le dispositif permet de s'affranchir de toute interface hydraulique specifique a la mesure de niveau. Par ailleurs, suivant le type de signal, on peut utiliser un flotteur inerte. Ce sera donc principalement le capteur qui sera sujet aux risques de panne et it est alors facilement accessible pour verification ou remplacement. 15 Cela permet d'installer le reservoir avec son dispositif de mesure de niveau d'huile autour du compartiment cceur d'une turbomachine en respectant les *les de maintenance et de surveillance, tout en pouvant faire une conception compacte de la turbomachine, pour les nouvelles generations d'architecture. De preference, ledit capteur est installe sur la paroi courbee le long du trajet sur 20 lequel se deplace le flotteur et la paroi courbee est configuree pour laisser passer ledit signal le long dudit trajet. On peut ainsi utiliser des technologies de mesure sans contact mais utilisant des effets locaux, avec un minimum de consommation d'energie. Avantageusement, le flotteur emporte un aimant permanent et le capteur comprend 25 une carte electronique pourvue d'interrupteurs sensibles audit aimant permanent, au moins la partie de la paroi courbee situee entre les moyens de guidage et la carte electronique etant composees d'un materiau compatible avec la mesure. De preference, ledit capteur est amovible. Les moyens de guidage peuvent etre installes devant une vitre de la paroi courbee, 30 destinee par exemple au controle visuel. 4 De preference, les moyens de guidage ont avec ledit flotteur des contacts limites a trois zones sensiblement lineaires. Cela permet d'assurer un montage isostatique du flotteur dans les moyens de guidage. On limite ainsi les risques de coincement du flotteur. La partie mecanique a 5 donc un risque de panne tres faible et cela renforce l'interet d'avoir deporte le capteur a l'exterieur du reservoir car it n'est pas necessaire de prevoir son demontage pour des operations de maintenance courantes. Avantageusement, le flotteur presente une surface exterieure tournee vers la paroi courbee qui est convexe. Cela maintient, dans le cas d'un aimant situe au centre du 10 flotteur, une configuration optimale constante pour la mesure. De preference, le flotteur est spherique. Cela permet de mieux adapter le flotteur a un deplacement sur un trajet a forte courbure. L'invention concerne aussi une turbomachine comprenant un ensemble tel que decrit precedemment. 15 Breve description des figures : La presente invention sera mieux comprise et d'autres details, caracteristiques et avantages de la presente invention apparaitront plus clairement a la lecture de la description d'un exemple non limitatif qui suit, en reference aux dessins annexes sur 20 lesquels : la figure 1 montre schematiquement une coupe verticale d'un ensemble selon l'invention comprenant un reservoir semi cylindrique et un capteur de niveau ; la figure 2 montre schematiquement ('ensemble de la figure 1 suivant une perspective cavaliere ; 25 la figure 3 montre schematiquement un detail du capteur de niveau selon l'invention en coupe selon un plan horizontal ; la figure 4 montre schematiquement un detail du capteur de niveau selon l'invention en coupe selon un plan vertical ; et la figure 5 montre un schema en elevation d'une carte electronique convenant pour 30 l'invention, sur les autres figures. 5 Description de plusieurs modes de realisations : En reference aux figures 1 et 2, un ensemble fonctionnel selon l'invention comprend un reservoir 1 comprenant un liquide, ici de l'huile, ainsi qu'un capteur de niveau sans contact utilisant un flotteur 2 loge a l'interieur du reservoir (represente a une position 5 basse, une position haute et une position mediane suivant le niveau du liquide sur lequel il flotte) et un capteur 3 sensible a la position dudit flotteur installs a l'exterieur du reservoir. Une electronique de mesure, non representee sur les figures, permet ainsi de determiner le niveau de liquide dans le reservoir en fonction des indications du capteur 3 sur la position du flotteur 2. 10 Le reservoir 1 represente ici a sensiblement une forme semi cylindrique autour d'un axe longitudinal X et, en position operationnelle dans le turbomoteur, il entoure le compartiment cceur 4 du turbomoteur, uniquement represente schematiquement sur la figure 1. Le reservoir 1 est ici limits lateralement entre une paroi exterieure 5 et une paroi interieure 6, dont la forme dans un plan de coupe perpendiculaire Pyz est courbe, 15 ici sensiblement circulaire. Ce plan de coupe Pyz est preferablement vertical dans les modes de realisations decrits dans la presente. Neanmoins, il est envisageable d'avoir un plan de coupe Pyz formant un angle, preferablement inferieur a 20°, par rapport a la verticale. Le flotteur 2 est guide dans le plan vertical Pyz selon une ligne de trajet courbe qui 20 suit la paroi exterieure 5, par des moyens de guidage 7. Avantageusement, cette ligne de trajet va du point bas au point haut du reservoir 1, pour representer tous les etats de remplissage dudit reservoir. En correspondance, le capteur 3, est installs a l'exterieur du reservoir 1, le long de la paroi exterieure 5 et en face de la ligne de trajet du flotteur 2. 25 Selon l'invention, le capteur 3 est sensible a un signal en provenance ou reflechi par le flotteur 2 mais ce dernier est autonome, non relie a une source d'energie exterieure. La paroi exterieure 5, quant a elle, est configuree pour laisser passer, au moins le long de la ligne de trajet du flotteur 2, le type de signal que le capteur 3 doit recevoir du flotteur 2 pour determiner sa position. 30 Un mode de realisation reprenant la technologie decrite dans le document WO-A1- 2016/193593 est utilise ici pour illustrer plus precisement l'invention. Cependant, on 6 peut envisager d'autre types de technologies pour realiser cela, dont par exemple, certaines utilisant des signaux optiques. Dans ('exemple privilegie, en reference aux figures 3 et 4, le flotteur 2 contient un aimant permanent 9. Le capteur 3 est realise par une carte electronique 30 pourvue 5 d'interrupteurs magnetiques, ou commutateurs a lames (reed switches en anglais) 31 (figure 5) sensibles au magnetisme de l'aimant. Ici le flotteur 2 est spherique mais sa forme n'influe pas sur la qualite de ('information tant que l'aimant 9 peut termer les commutateurs 31 de Ia carte electronique 30. En revanche, le materiau de Ia paroi exterieure 5 du reservoir 1 doit laisser passer le 10 champ magnetique de l'aimant 9. Le materiau de Ia paroi exterieure 5 le long du trajet du flotteur 2 est donc amagnetique. Pour obtenir cela, il est possible par exemple de placer le trajet du flotteur 2 au niveau d'une vitre servant a un controle visuel du niveau d'huile, si le reservoir 1 est realise en un materiau metallique pour des raisons de tenue structurelle ou de cout. 15 Le principe de fonctionnement de Ia carte electronique 30, avec ses interrupteurs magnetiques 31 (figure 5) qui interagissent avec l'aimant 9 est connu. Ce n'est pas ('objet de ('invention. La figure 5 (extraite de US 4 976 146) schematise ainsi uniquement un exemple de realisation, avec une carte de circuit imprime 310 qui est positionnee sur une pluralite de commutateurs a lames qui comprend des commutateurs 20 individuels regulierement espaces, generiquement indiques par le fluffier° 31. Un conduit non magnetique 32 tel du PVC ou une fibre de verre entoure et protege Ia carte du circuit et les commutateurs de l'environnement. La carte electronique 30 est allongee et disposee le long de Ia paroi exterieure 5, pour s'etendre ainsi avec les commutateurs 31 tout le long du trajet pouvant etre 25 parcouru par le flotteur 2 dans son suivi du niveau d'huile. Avantageusement, Ia carte electronique 30 est fixee a Ia paroi exterieure 5 par des moyens de fixation reversibles, non representes sur les figures, pour pouvoir Ia retirer facilement du reservoir lors d'une inspection. Ces moyens de fixation peuvent par exemple correspondre a une glissiere, si Ia carte electronique est souple ou a des clips, 30 ou tout autre moyen connu de l'homme du métier. 7 Une liaison electrique appropriee est etablie entre la carte de circuit imprime 310 et la matrice de commutateurs a lames 31 pour le raccordement a un moyen d'indication (tel un afficheur non represente) permettant d'indiquer la position verticale du flotteur 2 par rapport aux commutateurs 31. Ainsi, lorsque le niveau du liquide change, le flotteur 5 2 se deplace par rapport aux commutateurs 21, fournissant ainsi un affichage du niveau de liquide. Comme cela est classique, les commutateurs a lames (appeles >) 31 peuvent etre constitues de premier et second conducteurs qui, lorsqu'ils sont exposés au meme pole d'un champ magnetique exterieure, sont repousses en fermant alors le passage du courant, tandis que quand les conducteurs 10 sont exposés a des poles opposes de ce magnetisme, ils sont attires l'un par l'autre et ferment le commutateur. Independamment de la maniere de realiser la transmission d'un signal entre le flotteur 2 et le capteur 3 de sa position, ('invention concerne egalement la fawn dont le flotteur 2 est guide le long de la paroi exterieure 5. 15 Dans un mode de realisation prefere, similaire a celui presente dans WO-A1- 2016/193593 et illustre sur les figures 3 et 4, le flotteur 2 est convexe, de preference spherique, et guide par des contacts sur sa surface. Ici, les moyens de guidage 7 du flotteur spherique 2 sont formes de trois rails 7a, 7b, 7c curvilignes disposes autour du flotteur et fixes a la paroi exterieure par un support 8. 20 Les rails 7a, 7b, 7c ont ici une section et forment une ponte dirigee vers la surface du flotteur 2. La convexite du flotteur 2 et la forme des rails 7a, 7b, 7c assurent une zone de contact sensiblement lineaire (suivant globalement des lignes ou des surfaces de faible epaisseur, de l'ordre par exemple du mm) a chaque point d'appui, meme en tenant compte de la courbure de rails. On notera a ce stade que le fait que les rails 25 soient fixes a la paroi exterieure 5 est avantageux car, outre la question d'accessibilite, la courbure y est moins forte que sur la paroi interieure 6. Par ailleurs, avantageusement, ('utilisation de seulement trois rails 7a, 7b, 7c permet d'assurer un guidage isostatique du flotteur 2 et d'eviter ainsi qu'il ne se coince en partant en biais. 8 Sur l'exemple illustre, deux rails 7b, 7c, sont disposes de part et d'autre de la zone 00 le flotteur 2 est le plus proche de la paroi exterieure 5, le maintenant ainsi a une distance minimale de cette derniere mais sans contact avec cette derniere. Dans une alternative non representee, le schema de la disposition des rails pourrait 5 etre inverse, avec un rail dispose au point de contact avec la paroi exterieure et des rails ecartes l'un de l'autre vers l'interieur du reservoir 1. On peut noter aussi qu'une forme spherique du flotteur 2 autorise un autre mode de guidage du flotteur. Dans une variante non representee, les moyens de guidage 7 peuvent etre formes par une gouttiere placee contre la paroi et dans laquelle la sphere 10 du flotteur roule en suivant le niveau de liquide. La carte electronique 30 formant le capteur 3 se trouve ici plaquee sur la face externe de la paroi exterieure 5, juste en face du flotteur 2, donc a une distance faible et sensiblement constante de l'aimant 9 du flotteur 2 quelle que soit sa position le long de son trajet. En particulier, si le flotteur 2 est spherique avec l'aimant 9 en son centre, 15 l'aimant 9 centre derriere la surface convexe du flotteur 2 est dans une configuration geometrique, par rapport aux commutateurs 21 qui lui sont en regard sur la carte electronique 30, qui reste sensiblement invariante au cours du deplacement du flotteur 2, quelle que soit ('attitude de ce dernier. Cela est favorable a la qualite de la mesure de niveau. 20 De cette maniere, selon ('invention, le flotteur 2 et ses moyens de guidage 7 sont mecaniquement decouples du capteur de position 3, ici la carte electronique 30. Cela permet de traiter de maniere independante le probleme de leur depose lors d'une operation de maintenance. En particulier, la carte electronique 30 qui est plus concernee par les risques de panne, peut etre facilement remplacee par l'exterieur du 25 reservoir 1, sans avoir a intervenir sur le flotteur 2 et/ou REVENDICATIONS1. Ensemble pour une turbomachine d'aeronef, comprenant un reservoir (1) comportant au moins une paroi courbee (5), ledit reservoir (1) etant destine a contenir un liquide, tel de l'huile, et un dispositif de mesure de niveau comprenant : - un flotteur (2) mobile le long de moyens de guidage (7) a l'interieur du reservoir (1), ('ensemble etant agence pour que le flotteur (2) flotte sur le liquide du reservoir (1) de maniere a ce que le flotteur (2) se deplace avec le niveau de liquide dans le reservoir (1) sur un trajet suivant au moins une partie de la paroi courbee (5), la position du flotteur (2) etant representative du niveau de liquide dans le reservoir (1), et - des moyens configures pour determiner la position du flotteur (2), comportant un capteur (3) sensible a la position dudit flotteur (2) par la detection d'un signal emis ou reflechi par ce dernier, caracterise en ce que ledit capteur (3) est installe a l'exterieur du reservoir (1), ce dernier etant configure pour laisser passer ledit signal entre le flotteur (2) et le capteur (3). 2. Ensemble selon la revendication precedente, dans lequel ledit capteur (3) est installe sur la paroi courbee (5) le long du trajet sur lequel se deplace le flotteur (2) et la paroi courbee (5) est configuree pour laisser passer ledit signal le long dudit trajet. 3. Ensemble selon la revendication precedente, dans lequel le flotteur (2) emporte un aimant permanent (9) et le capteur (3) comprend une carte electronique (30) pourvue d'interrupteurs (31) sensibles audit aimant permanent (9), au moins la partie de la paroi courbee (5) situee entre les moyens de guidage (7) et la carte electronique (30) etant composee d'un materiau compatible avec la mesure. 10 4. Ensemble selon l'une des revendications precedentes, dans lequel ledit capteur (3) est amovible. 5. Ensemble selon l'une des revendications precedentes, dans lequel les moyens 5 de guidage (7) sont installes devant une vitre de la paroi courbee (7), destinee par exemple au controle visuel. 6. Ensemble selon l'une des revendications precedentes, dans lequel les moyens de guidage (7) ont avec ledit flotteur (2) des contacts limites a trois zones 10 sensiblement lineaires. 7. Ensemble selon l'une des revendications precedentes, dans lequel le flotteur (2) presente une surface exterieure tournee vers la paroi courbee (5) qui est convexe. 15 8. Ensemble selon l'une des revendications precedentes, dans lequel le flotteur (2) est spherique. 9. Turbomachine d'aeronef, comprenant un ensemble selon l'une des 20 revendications precedentes.