Brevet FR3099576A1 — publié le 20210205

Description Titre de l'invention : Ensemble de drainage et de détection de fuite d'un fluide pour une turbomachine d'aéronef comprenant un système de détection de fuite par marqueurs luminescents Domaine technique de l'invention 100011 La présente invention concerne le domaine des turbomachines, telles qu'un turbo- réacteur ou un turbopropulseur d'avion, et notamment la détection de fuites sur la turbomachine. 100021 Plus particulièrement, la présente invention concerne la détection de fuites dans un conduit de drainage de la turbomachine. Etat de la technique antérieure [0003] Les turbomachines, notamment celles utilisées sur les aéronefs, utilisent des fluides tels que du fluide hydraulique, du carburant, de l'huile ou encore de l'eau. Les contraintes industrielles et réglementaires imposent de gérer les fuites liées à ces fluides. Ainsi, les constructeurs aéronautiques sont amenés à prévoir des conduites de drainage afin de récupérer les fuites au niveau de chacun des composants de la turbomachine susceptibles de fuir. Cette récupération est associée à une exigence de maintenance, afin de déterminer quels sont les composants qui fuient en vue de procéder à leur remplacement. [0004] 11 existe aujourd'hui différents types d'architecture de circuits de drainage, notamment les circuits de drainage configurés pour faciliter au mieux l'identification du composant présentant une fuite, par exemple par ségrégation de plusieurs circuits de drainage différents. Une telle architecture nécessite de nombreux drains à router et une évacuation du fluide fuyant particulièrement longue. [0005] Dans la technique actuelle, les fluides drainés peuvent être évacués directement vers l'extérieur. Toutefois, pour des raisons environnementales, et pour éviter de créer sur la piste d'atterrissage des salissures qui induisent des coûts importants infligés par les aéroports aux compagnies aériennes, il est nécessaire de pouvoir récupérer et stocker les fluides drainés, notamment dans une boîte de rétention généralement fixée à l'ensemble propulsif qui comporte la turbomachine, et configurée pour récupérer,par gravité, les fluides drainés. [0006] Une telle boîte de rétention peut par exemple être fixée sur un capot de la nacelle, et plus particulièrement dans une zone de la nacelle à 6h (par analogie au cadran d'une horloge) pour récupérer par gravitation les fluides drainés, tel que proposé par le document FR 3 014 142 - Al. [0007] En complément de la récupération des fluides drainés, il est nécessaire d'identifier ra- 2 pidement le composant de la turbomachine d'aéronef présentant une fuite. [0008] On peut se référer à cet égard au document US 5, 285 636 qui décrit une boîte de drainage dans laquelle aboutissent les conduites de drainage de l'ensemble des composants concernés, chaque conduite de drainage aboutissant dans une chambre dédiée. Les fluides de drainage sont stockés dans la boîte de drainage afin de déterminer le débit de fuite en fonction du niveau de remplissage des chambres. [0009] Toutefois, un tel système impose des conduites de drainage séparées depuis chaque composant jusqu'à la boîte de drainage. [0010] Pour des raisons de masse et d'intégration, il est préférable de regrouper les conduites de drainage en des drains communs, ce qui a pour conséquence une augmentation du temps de détection de la fuite. [0011] La demande de brevet publiée FR 3 075 270 - Al propose une partie de conduite de drainage comprenant un obturateur configure pour retenir une partie des fluides de fuite dans une chambre de rétention. Lors d'une opération de maintenance, les obturateurs associés aux composants sont successivement ouverts afin de déterminer rapidement quel composant fuit. [0012] Toutefois, une telle solution est particulièrement complexe à mettre en oeuvre et nécessite l'intégration d'obturateurs dédiés dans chacune des conduites de drainage associé à un composant de la turbomachine. Exposé de l'invention [0013] La présente invention a donc pour but de palier les inconvénients des systèmes précités et de proposer un ensemble de drainage pour une turbomachine configure pour collecter les fluides fuyants de manière simple, tout en optimisant le temps d'identification d'un composant défectueux et en réduisant le nombre de conduites de drainages. [0014] L'objectif de invention est donc de permettre la détection, en temps réel, d'une fuite de composant en vue d'établir un diagnostic fiable de ladite fuite. [0015] L'invention a donc pour objet un ensemble de drainage et de détection de fuite d'un fluide pour une turbomachine d'aéronef comprenant au moins deux conduites de drainage connectées respectivement à un composant de la turbomachine, lesdites conduites de drainage débouchant dans un récipient de rétention des fluides drainés. [0016] L'ensemble de drainage comprend un système de détection de fuite comprenant au moins deux groupes d'au moins un marqueur luminescent. Chaque groupe d'au moins un marqueur luminescent est disposé dans une conduite de drainage associée à un composant. [0017] Ainsi, un groupe de marqueur(s) différent est affecté à chaque composant à drainer. En d'autres termes, chaque composant est associé à un groupe de marqueur(s) unique 3 pour identifier sa fuite. Le ou les marqueurs d'un groupe sont positionnés sur le chemin de circulation de fluide dans la conduite de drainage du composant associé afin de véhiculer l'information d'une fuite dans le récipient de rétention. [0018] Avantageusement, le ou les marqueurs d'un groupe sont configurés pour être fixes lorsqu'il n'y a pas de circulation de fluide dans la conduite de drainage associée au groupe afin d'éviter toute détection erronée, et pour être transportés par le fluide drainé jusqu'au récipient de rétention. Ainsi, lorsqu'un composant fuit, le fluide drainé véhicule ainsi les marqueurs dans la conduite de drainage associée jusqu'au récipient de rétention. [0019] Par exemple, le système de détection de fuite comprend un dispositif de fixation des marqueurs dans la conduite de drainage associée. [0020] Le dispositif de fixation des marqueurs peut être sous la forme d'une cartouche, enfermant un soluté organique ou sous la forme d'un treillis métallique ou d'une grille emprisonnant le soluté organique, ou tout autre moyen permettant de fixer les marqueurs en l'absence de circulation de fluide drainé et de permettre aux marqueurs d'être véhiculés dans le fluide drainé. [0021] Les marqueurs sont, par exemple, non solubles et incorporés à un soluté organique tel que, par exemple, un liant. Le liant est, de préférence, configure pour se dissoudre au contact du fluide drainé, tel que par exemple de l'huile ou du carburant, afin de véhiculer les marqueurs dans ledit fluide. [0022] A titre d'exemple non limitatif, les marqueurs comprennent des terres rares de classe lanthanides. Les atomes de lanthanides peuvent être assemblés et structurés par un liant organique constituant un cristal. [0023] En variante, les marqueurs peuvent être imprimés sur une paroi interne de la conduite de drainage par un liant organique et décrochés de leur support au passage d'un fluide à drainer. Par exemple, les marqueurs peuvent être imprimés sur un support adhésif collé à la paroi interne de la conduite de drainage associée. [0024] Avantageusement, les marqueurs sont configurés pour pouvoir être excités par une source de rayonnement, par exemple ultraviolet, de longueur d'onde plus petite que la longueur d'onde de la lumière visible. [0025] Le système de détection de fuite peut comprendre un détecteur ou capteur photo- récepteur utilisé pour identifier les marqueurs, par exemple non visibles à l'oeil nu, présents dans le récipient de rétention des fluides drainés selon un spectre lumineux différent émis par chaque groupe de marqueurs en réponse à l'excitation par la source de rayonnement. [0026] Par exemple, le système de détection de fuite comprend une unité de contrôle élec- tronique embarquée dans le calculateur moteur et recevant les signaux transmis par le capteur photorécepteur. Le capteur photorécepteur peut être embarqué dans le récipient de rétention des fluides drainés. Ainsi, on peut délecter, en temps réel, la présence des marqueurs dans le récipient et diagnostiquer une fuite avant que l'aéronef n'atteigne le sol. [0027] On peut ainsi détecter une fuite d'au moins un composant par détection de marqueurs luminescents emportés par le fluide drainé au passage dans la conduite de drainage à l'aide d'un capteur photorécepteur capable de détecter simultanément des marqueurs de nature différente quant aux signaux qu'ils renvoient après excitation. [0028] On pourrait aussi détecter les marqueurs manuellement, sans utiliser l'unité de contrôle électronique. [0029] Selon un mode de réalisation, chaque groupe de marqueurs comprend une pluralité de marqueurs luminescents identiques et l'ensemble de drainage comprend un système de quantification de fuite disposé dans l'unité de contrôle électronique. Ledit système de quantification de fuite est configure pour quantifier la fuite dans une conduite de drainage à partir de l'intensité du signal provenant des marqueurs identiques associés à la conduite de drainage et reçu par le capteur photorécepteur. Cela permet d'observer l'évolution d'une fuite et d'anticiper une action de maintenance. [0030] Selon un mode de réalisation, l'ensemble de drainage comprend, par exemple, un capteur de niveau disposé dans le récipient de rétention afin de déterminer en fonction du début de la fuite détectée par le capteur photorécepteur, le débit du fluide drainé dans le récipient de rétention. Ainsi, on peut diagnostiquer une fuite d'un ou plusieurs composants tout en évaluant l'importance de cette fuite. Il est possible d'anticiper si le composant défaillant doit être changé immédiatement ou s'il peut encore être utilisé sans impacter la sécurité de l'aéronef. [0031] Avantageusement, les conduites de drainage débouchent dans une canalisation commune débouchant dans un unique compartiment dudit récipient de rétention de façon à ce que ledit compartiment reçoive l'ensemble des fluides drainés dans les conduites de drainage. [0032] Le récipient peut comprendre un système de trop plein permettant l'évacuation des fluides en cas de fuite trop importante. [0033] Par exemple, la source de rayonnement apte à exciter les marqueurs luminescents, ainsi que le capteur photorécepteur, sont disposés dans l'unique compartiment du récipient de rétention et/ou dans un compartiment adjacent au compartiment du récipient de rétention et séparé de ce dernier par une paroi transparent. [0034] Selon un second aspect, l'invention concerne une turbomachine pour aéronef comprenant au moins deux composants et un ensemble de drainage d'un fluide tel que décrit précédemment. Brève description des dessins [0035] D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins indexés sur lesquels : [0036] [fig.1] illustre schématiquement un ensemble de drainage comprenant un dispositif de détection de fuite selon un mode de réalisation de l'invention ; [0037] [fig.2] [0038] et [0039] [fig.3] illustrent en coupe partielle deux exemples du dispositif de détection de fuite de la figure 1 ; [0040] Dans la suite de la description, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation de l'air dans la turbomachine. Les termes « intérieur » et « extérieur » sont définis par rapport à une direction radiale à l'axe principal longitudinal X-X de la turbomachine, l'intérieur étant plus proche de l'axe principal que l'extérieur. [0041] Exposé détaillé d'au moins un mode de réalisation [0042] Sur la figure 1 est représenté, très schématiquement, un ensemble de drainage 10, pour une turbomachine d'aéronef. [0043] L'ensemble de drainage 10 est configuré pour récolter l'ensemble des fuites de fluide éventuelles émanant d'un composant C. [0044] Les composants Ci, avec i allant de 1 à 6, sont représentés sur la figure 1 afin de vi- sualiser le positionnement de l'ensemble de drainage 10. [0045] L'ensemble de drainage 10 est ainsi disposé en aval des composants Ci et comprend des conduites de drainages Di, avec i allant de 1 à 6. Chacune des conduites de drainage Di est associée à un composant Ci. Le nombre de composants à diagnostiquer est égal au nombre de conduites de drainage. Les conduites de drainages Di débouchent dans une canalisation commune 12 débouchant à son tour dans un récipient 14 de récolte ou rétention des fluides drainés. [0046] Ce récipient 14 comprend avantageusement un unique compartiment (non re- présenté) recevant l'ensemble des fluides drainés. Le récipient 14 peut comprendre un système de trop plein (non représenté) permettant l'évacuation des fluides en cas de fuite trop importante. [0047] L'ensemble de drainage 10 comprend un système de détection de fuite (non référencé) comprenant une pluralité de groupes de marqueurs luminescents Mi, avec i compris entre 1 et 6. [0048] On notera que le nombre peut être, de manière générale, supérieur ou égal à deux. [0049] Chaque groupe de marqueurs luminescents Mi est disposé dans une conduite de drainage Di associée à un composant Ci. [0050] Ainsi, un groupe de marqueurs différent est affecté à chaque composant à drainer. En 6 d'autres termes, chaque composant est associé à un marqueur unique pour identifier sa fuite. Par exemple, on affecte un groupe de marqueurs de couleur rouge pour un composant tel qu'un organe hydromécanique situé à l'étage d'aubes à calage variable, connue sous le nom de « variable stator valve », d'acronyme « VSV » en termes anglo-saxons, et un groupe de marqueurs de couleur violet pour un autre composant tel que par exemple un groupe de lubrification, etc... [0051] Les marqueurs sont positionnés sur le chemin de circulation de fluide dans la conduite de drainage du composant associé afin de véhiculer l'information d'une fuite dans le récipient de rétention 14. Ainsi, les marqueurs sont positionnés, par exemple, à l'interface entre la cavité de drainage d'un composant et la conduite de drainage associée, ou directement en amont de l'interface entre la conduite de drainage D et la canalisation commune 12. [0052] Les marqueurs Mi sont configurés pour être fixes lorsqu'il n'y a pas de circulation de fluide dans la conduite de drainage Di afin d'éviter toute détection erronée, tout en étant configurés pour être transportés par le fluide drainé jusqu'au récipient de rétention 14. Ainsi, lorsqu'un composant fuit, le fluide drainé véhicule ainsi les marqueurs dans la conduite de drainage associée jusqu'au récipient de rétention. [0053] Le système de détection d'une fuite comprend pour cela un dispositif de fixation 16a, 16h des marqueurs Mi dans la conduite de drainage associée Di. Le dispositif de fixation 16a des marqueurs peut être sous la forme d'une cartouche telle que visible sur la figure 2, enfermant un soluté organique 19 ou sous la forme d'un treillis métallique ou d'une grille 16b emprisonnant le soluté organique 19. [0054] Les marqueurs sont, par exemple, non solubles et incorporés à un soluté organique tel que, par exemple, un liant. Le liant est, de préférence, configuré pour se dissoudre au contact du fluide drainé, tel que par exemple de l'huile ou du carburant, afin de véhiculer les marqueurs dans ledit fluide. [0055] Par exemple, l'huile utilisée au sein des moteurs de turbomachines appartient à la famille des esters. Le liant formant le soluté organique emprisonnant les marqueurs est ainsi composé de molécules acides et basiques et est configuré pour subir sans altération significative le vieillissement de l'huile ainsi que son processus d'oxydation et l'évolution du pH. [0056] A titre d'exemple non limitatif, les marqueurs sont des marqueurs luminescents comprenant des terres rares de classe lanthanides. Les atomes de lanthanides peuvent être assemblés et structurés par un liant organique constituant un cristal. [0057] En variante, les marqueurs peuvent être imprimés sur une paroi interne de la conduite de drainage par un liant organique et décrochés de leur support au passage d'un fluide à drainer. Par exemple, les marqueurs peuvent être imprimés sur un support adhésif collé à la paroi interne de la conduite de drainage associée. 7 [0058] Les marqueurs peuvent être excités par une source de rayonnement ultraviolet de longueur d'onde plus petite que la longueur d'onde de la lumière visible. Le dispositif de détection de fuite comprend un détecteur ou capteur photorécepteur 18 utilisé pour identifier les marqueurs Mi non visibles à l'oeil nu. [0059] Le système de détection de fuite comprend en outre une unité de contrôle élec- tronique 20 embarquée dans le calculateur moteur et recevant les signaux transmis par le capteur photorécepteur 18. Le capteur photorécepteur 18 peut être embarqué dans le récipient de rétention des fluides drainés 14. [0060] Ainsi, on peut détecter, en temps réel, la présence des marqueurs dans le récipient et diagnostiquer une fuite avant que l'aéronef n'atteigne le sol. [0061] Tel qu'illustré, et de manière non limitative, dans le cas où chaque groupe de marqueurs comprend une pluralité de marqueurs, l'ensemble de drainage 10 peut comprendre un système 22 de quantification de la fuite disposé dans l'unité de contrôle électronique 20. Le système 22 de quantification de la fuite est configure pour quantifier la fuite à partir de l'intensité du signal reçu par le capteur photorécepteur 18, proportionnelle dans une certaine mesure au nombre de marqueurs Mi présents dans le récipient 14 de rétention des fluides drainés. Cela permet d'observer l'évolution d'une fuite et d'anticiper une action de maintenance. [0062] L'ensemble de drainage 10 peut également comprendre un capteur de niveau 24 disposé dans le récipient de rétention 14 afin de déterminer le débit du fluide drainé dans le récipient de rétention 14, par exemple en fonction d'un niveau initial mesuré à un instant initial correspondant au début de la détection de la fuite par le capteur photorécepteur 18 et d'un niveau final mesuré à l'issue d'une temporisation prédéterminée à partir de l'instant initial. [0063] Ainsi, on peut diagnostiquer une fuite d'un ou plusieurs composants tout en évaluant l'importance de cette fuite. Il est possible d'anticiper si le composant défaillant doit être changé immédiatement ou s'il peut encore être utilisé sans impacter la sécurité de l'aéronef [0064] Grâce à l'invention, il est possible de détecter une fuite d'au moins un composant d'un aéronef par détection de marqueurs luminescents emportés par le fluide au passage dans la conduite de drainage associée à l'aide d'un capteur photorécepteur capable de détecter simultanément des marqueurs de natures différentes quant aux signaux qu'ils renvoient après excitation, et ce sans démonter les canalisations pour recherche une fuite d'un composant. [0065] Un spectre lumineux différent peut être émis par chaque groupe de marqueurs en réponse à l'excitation par la source de rayonnement ultraviolet. [0066] De plus, il n'est pas nécessaire de prévoir l'intégration des marqueurs au cours de la fabrication d'un composant. Les supports des marqueurs sont simples et peu onéreux. 8 Il est donc possible de les changer à chaque remplacement d'un composant présentant une fuite. [0067] Enfin, les marqueurs ne contaminent pas les circuits principaux car ils sont uniquement présents dans le circuit de drainage et ne constituent pas un risque pour les utilisateurs manipulant les différents circuits et éléments de la turbomachine. 9 REVENDICATIONS[Revendication 1] Ensemble de drainage (10) et de détection de fuite d'un fluide pour une turbomachine d'aéronef, comprenant au moins deux conduites de drainage (D 1 , D2) connectées respectivement à un composant (Cl, C2) de la turbomachine, lesdites conduites de drainage (Dl, D2) débouchant dans un récipient (14) de rétention des fluides drainés, caractérisé en ce qu'il comprend un système de détection de fuite comprenant au moins deux groupes d'au moins un marqueur luminescent (Ml, M2), chaque groupe d'au moins un marqueur luminescent (M1, M2) étant disposé dans une conduite de drainage (Dl, D2) associée à un composant (Cl, C2). [Revendication 2] Ensemble de drainage et de détection de fuite selon la revendication 1, dans lequel le ou les marqueurs (M1, M2) d'un groupe sont configurés pour être fixes lorsqu'il n'y a pas de circulation de fluide dans la conduite de drainage (Dl, D2) associée au groupe, et pour être transportés par le fluide drainé jusqu'au récipient de rétention (14). [Revendication 3] Ensemble de drainage et de détection de fuite selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le système de détection de fuite comprend un dispositif de fixation (16a, 16b) des marqueurs (M1, M2) dans la conduite de drainage associée (Dl, D2). [Revendication 4] Ensemble de drainage et de détection de fuite selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les marqueurs (Ml, M2) sont non solubles et incorporés à un soluté organique. [Revendication 5] Ensemble de drainage et de détection de fuite selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les marqueurs (Ml, M2) comprennent des terres rares de classe lanthanides. [Revendication 6] Ensemble de drainage et de détection de fuite selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les marqueurs (Ml, M2) sont configurés pour pouvoir être excités par une source de rayonnement de longueur d'onde plus petite que la longueur d'onde de la lumière visible, en particulier un rayonnement ultraviolet. [Revendication 7] Ensemble de drainage et de détection de fuite selon la revendication 6, dans lequel le système de détection de fuite comprend un détecteur ou capteur photorécepteur (18) utilisé pour identifier les marqueurs (M1, M2) présents dans le récipient (14) de rétention des fluides drainés selon un spectre lumineux différent émis par chaque groupe de marqueurs en réponse à l'excitation par la source de rayonnement. 10 [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] [Revendication 11] [Revendication 12] Ensemble de drainage et de détection de fuite selon la revendication 7, dans lequel le système de détection de fuite comprend une unité de contrôle électronique (20) embarquée dans le calculateur moteur et recevant les signaux transmis par le capteur photorécepteur (18). Ensemble de drainage et de détection de fuite selon la revendication 8, dans lequel chaque groupe de marqueurs (M1, M2) comprend une pluralité de marqueurs luminescents identiques et dans lequel l'ensemble de drainage (10) comprend un système de quantification de fuite (22) disposé dans l'unité de contrôle électronique (20), ledit système de quantification de fuite (22) étant configuré pour quantifier la fuite dans une conduite de drainage (Dl, D2) à partir de l'intensité du signal provenant des marqueurs identiques associés à la conduite de drainage et reçu par le capteur photorécepteur (18). Ensemble de drainage et de détection de fuite selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les conduites de drainage débouchent dans une canalisation commune (12) débouchant dans un unique compartiment dudit récipient de rétention (14), de façon à ce que ledit compartiment reçoive l'ensemble des fluides drainés dans les conduites de drainage (Dl, D2). Ensemble de drainage et de détection de fuite selon les revendications 7 et 10 prises en combinaison, dans lequel la source de rayonnement apte à exciter les marqueurs luminescents, ainsi que le capteur photorécepteur (18), sont disposés dans l'unique compartiment du récipient de rétention (14) et/ou dans un compartiment adjacent au compartiment du récipient de rétention et séparé de ce dernier par une paroi transparente. Turbomachine pour aéronef comprenant au moins deux composants (Cl, C2) et un ensemble de drainage (10) et de détection de fuite d'un fluide selon l'une quelconque des revendications précédentes.