Brevet FR3088681A1 — publié le 20200522

MODULE DE TURBOMACHINE EQUIPE D'UN SYSTEME DE REGULATION DE PRESSION D'UN FILM FLUIDE D'AMORTISSEMENT ET PROCEDE DE REGULATION ACTIVE DE PRESSION D'UN FILM D'AMORTISSEMENT DES VIBRATIONS DE LA TURBOMACHINE 1. Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine des paliers de guidage d'un arbre rotatif d'une turbomachine et, plus précisément, un module de turbomachine équipé d'un système de régulation de la pression d'un film fluide d'amortissement d'un palier de guidage. Elle vise également un procédé de régulation active de pression d'un film fluide d'amortissement des vibrations d'une turbomachine. 2. Etat de la technique Les turbomachines comprennent généralement des paliers de guidage permettant de guider un arbre rotatif de turbomachine par rapport à une partie fixe de la turbomachine. Ces paliers de guidage comprennent une bague intérieure et une bague extérieure enserrant des organes roulants, par exemple des rouleaux ou des billes. Classiquement, la bague extérieure est montée de manière solidaire sur une partie fixe de la turbomachine et la bague intérieure est montée de manière solidaire sur l'arbre rotatif de la turbomachine. Certains paliers de guidage peuvent comprendre un film fluide d'amortissement emprisonné entre la bague extérieure du palier de guidage qui est bloquée en rotation, et la partie fixe de la turbomachine. Le film fluide d'amortissement est connu sous la désignation anglaise « squeeze film » et permet d'améliorer la réponse dynamique de la turbomachine à un régime de fonctionnement donné. En particulier, le film fluide permet d'amortir les mouvements des arbres rotatifs et les vibrations de ces derniers transmises aux parties fixes de la turbomachine et à l'aéronef. Le film fluide d'amortissement permet également de diminuer, par son effet d'amortissement, les jeux entre les parties rotatives et fixes des différents organes de la turbomachine tels que chaque étage de compresseur et de turbine, et par conséquent, d'améliorer les performances de la turbomachine. Un tel exemple de palier de guidage est décrit dans le document FR-Al -2978210. Cependant, le film fluide d'amortissement est alimenté par une pompe d'alimentation qui délivre un fluide à une pression d'alimentation qui est fonction du régime de la turbomachine. La commande de l'ouverture et de fermeture de la pompe est réalisée avec une boucle ouverte (du type on-oh ), notamment dans le document FR-A1- 2978210, et est évaluée par exemple sur la base de plages de vibrations déterminées lors d'essais expérimentaux. 2 La pompe d'alimentation sert également à alimenter d'autres éléments à lubrifier de la turbomachine prévus dans des enceintes de lubrification comme c'est le cas des paliers, et fonctionne à une pression minimale d'alimentation imposée pour le film fluide d'amortissement, par exemple de 4 bars. La pression d'alimentation évolue néanmoins 5 naturellement en fonction du régime de la turbomachine lors de son fonctionnement, c'est-à-dire sans aucun moyen de régulation de la pression. Par exemple, la pression d'alimentation du film fluide d'amortissement est plus importante à haut régime (phase de décollage de l'aéronef) alors que la pression du film d'amortissement est faible à bas régime. En pratique, la pression d'alimentation du film fluide d'amortissement peut ne pas 10 être suffisante à bas régime et l'amortissement apporté par le film fluide peut ne pas être optimal pour réduire les amplitudes de vibrations de la turbomachine. A l'inverse, si la pression du film fluide d'amortissement est trop importante, cela peut entraîner un phénomène de blocage de ce film fluide et conduire à une augmentation des amplitudes de vibrations de la turbomachine. 15 Par ailleurs, lorsque les vibrations des turbomachines atteignent et dépassent une valeur seuil de vibration prédéterminée, il est connu qu'un message d'alerte soit envoyé au pilote de l'aéronef pour que celui-ci prévoit d'immobiliser la turbomachine au sol de sorte à y installer un ou plusieurs nouveaux balourds d'équilibrage. Ces balourds d'équilibrage sont obtenus par la fixation de vis d'équilibrage par exemple sur le cône 20 d'entrée de la soufflante dans le cas d'une turbosoufflante, ou des épingles ou clips sur les aubes de la turbine basse pression de sorte à diminuer les amplitudes de vibrations pour qu'elles soient en-dessous de la valeur seuil de vibration prédéterminée. Cette opération, qui nécessite l'intervention d'un opérateur, est longue et fastidieuse ce qui implique un coût économique et une perte de temps. 25 3. Objectif de l'invention Le présente invention a comme objectif de fournir un système de régulation de la pression d'alimentation d'un film fluide d'amortissement permettant de contrôler activement les vibrations de la turbomachine en fonctionnement, notamment en phase de vol, tout en évitant ou retardant une immobilisation de ce dernier au sol. 30 4. Exposé de l'invention On parvient à cet objectif conformément à l'invention grâce à un module de turbomachine d'axe longitudinal X, comprenant : un arbre rotatif autour de l'axe longitudinal par rapport à une partie fixe de la turbomachine et apte à générer des vibrations de la turbomachine, 35 au moins un palier de guidage en rotation de l'arbre rotatif, le palier de guidage comprenant un film fluide d'amortissement emprisonné dans une chambre annulaire 3 d'amortissement située radialement entre une bague extérieure du palier de guidage et la partie fixe de la turbomachine, un circuit d'alimentation en fluide sous pression du film fluide d'amortissement dans la chambre d'amortissement, 5 un système de régulation de la pression comprenant un dispositif électronique de commande et au moins un capteur de vibration qui est relié au dispositif électronique de commande et qui est adapté pour mesurer une amplitude des vibrations de la turbomachine, le système de régulation étant configuré de manière à réguler la pression d'alimentation du film fluide d'amortissement du palier de 10 guidage lorsque l'amplitude des vibrations mesurée est supérieure ou égale à une valeur seuil de vibration. Ainsi, cette solution permet d'atteindre l'objectif susmentionné. En particulier, la pression du fluide alimentant le film d'amortissement du palier de guidage est régulée activement en fonction du niveau d'amplitude des vibrations mesurée par au moins un 15 capteur de vibration dans la turbomachine. Nous entendons par l'expression c REVENDICATIONS1. Module de turbomachine d'axe longitudinal X, comprenant : - un arbre rotatif (2) autour de l'axe longitudinal X par rapport à une partie fixe (2) de la turbomachine (1) et apte à générer des vibrations de la turbomachine, - au moins un palier de guidage (10, 10', 10", 11, 11', 11") en rotation de l'arbre rotatif, le palier de guidage comprenant un film fluide d'amortissement (19) emprisonné dans une chambre d'amortissement (20) annulaire située radialement entre une bague extérieure (14) du palier de guidage et la partie fixe (12) de la turbomachine, un circuit d'alimentation (25) en fluide sous pression du film fluide d'amortissement dans la chambre d'amortissement, - un système de régulation de la pression comprenant un dispositif électronique de commande (31) et au moins un capteur de vibration (33, 34) qui est relié au dispositif électronique de commande (31) et qui est adapté pour mesurer une amplitude des vibrations de la turbomachine, caractérisé en ce que le système de régulation est configuré de manière à réguler la pression d'alimentation du film fluide d'amortissement (19) du palier de guidage 10, 10', 10", 11, 11', 11") lorsque l'amplitude des vibrations mesurée est supérieure ou égale à une valeur seuil de vibration. 2. Module de turbomachine selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe d'alimentation (28) reliée au circuit d'alimentation (25) et le système de régulation comprend un organe de régulation (30) de la pression de refoulement de la pompe d'alimentation (28), l'organe de régulation (30) étant disposé en aval de la pompe d'alimentation (28) et relié au dispositif électronique de commande (31). 3. Module de turbomachine selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'organe de régulation (30) est une vanne à trois voies comprenant une première voie (34) reliée à une première portion (25a) du circuit d'alimentation en aval de la pompe d'alimentation (28), une deuxième voie (35) connectée à une deuxième portion (25b) du circuit d'alimentation couplée au palier de guidage et une troisième voie (36) connectée à un conduit de dérivation (32) qui est relié au circuit d'alimentation (25) en amont de la pompe d'alimentation (28), la vanne comprenant un élément de commande (37) configuré pour contrôler la section de 15 passage du conduit de dérivation (32) en fonction de l'amplitude de vibration mesurée. 4. Module de turbomachine selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément 5 de commande (37) est mobile entre : - une première position dans laquelle la troisième voie (36) est fermée, et le fluide circule de la première voie (34) à la deuxième voie (35) à une pression P1 ; et - une deuxième position dans laquelle la troisième voie (36) est fermée et le 10 fluide circule de la première voie (34) à la deuxième voie (35) à une pression P3, la pression P1 étant supérieure à la pression P3. 5. Module de turbomachine selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'élément de commande (37) occupe une troisième position dans laquelle la 15 troisième voie (36) est partiellement ouverte ou fermée, et le fluide circule de la première voie (34) à la deuxième voie (35) à une pression P2, la pression P2 étant comprise entre la pression P1 et la pression P3. 6. Module de turbomachine selon l'une quelconque des revendications précédentes, 20 caractérisé en ce qu'il comprend au moins un palier de guidage (10, 10', 10") en amont de l'arbre rotatif (2), au moins un palier de guidage (11, 11', 11") en aval de l'arbre rotatif (2), et des capteurs de vibration (33, 34) montés à proximité respectivement des paliers de guidage amont et aval. 25 7. Module de turbomachine selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la pompe d'alimentation (28) est une pompe principale d'au moins un élément à lubrifier de la turbomachine ou une pompe auxiliaire d'alimentation dédiée uniquement à l'alimentation du film fluide d'amortissement. 30 8. Module de turbomachine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur de vibration (33, 34) est un accéléromètre. 9. Procédé de régulation active de pression d'un film fluide d'amortissement des vibrations d'une turbomachine (1) d'axe longitudinal X lors de la rotation d'un arbre 35 rotatif (2) de turbomachine (1), l'arbre rotatif (2) étant guidé en rotation autour de l'axe longitudinal X par au moins un palier de guidage (10, 10', 10", 11, 11', 11") et par rapport à une partie fixe (12) de la turbomachine, le palier de guidage (10, 10', 16 10", 11, 11', 11") comprenant un film fluide d'amortissement (19) agencé dans une chambre d'amortissement (20) annulaire située entre une bague extérieure (14) du palier de guidage et la partie fixe (12) de la turbomachine, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : 5 - une alimentation en fluide sous pression du film fluide d'amortissement (19) dans la chambre d'amortissement (20), - une mesure d'une amplitude des vibrations de la turbomachine, - une régulation active de la pression d'alimentation du film fluide d'amortissement (19) du palier de guidage lorsque l'amplitude de vibration 10 mesurée est supérieure ou égale à une valeur seuil de vibration. 10. Procédé de régulation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape de régulation active de la pression d'alimentation comprend une commande d'un organe de régulation (31) de la pression de refoulement d'une 15 pompe d'alimentation (28) en fonction de l'amplitude des vibrations mesurée de la turbomachine. 11. Procédé de régulation selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que la turbomachine comprend au moins un palier de guidage 20 en amont (10, 10', 10") de l'arbre rotatif (2), au moins un palier de guidage en aval (11, 11', 11") de l'arbre rotatif, et des capteurs de vibration (33, 34) mesurant respectivement l'amplitude des vibrations de la turbomachine au niveau du palier de guidage amont et du palier de guidage aval, et l'étape de régulation active de la pression d'alimentation du palier de guidage en amont étant indépendante de 25 l'étape de régulation du palier de guidage en aval.