Brevet FR3135745A1 — publié le 20231124

Turbomoteur comprenant : - un générateur de gaz comprenant un rotor (4) qui est sensiblement vertical ; - une turbine de puissance qui entraine un arbre de transmission (7) ; - un palier (8) guidant le rotor (4) et l’arbre (7) tout en étant lubrifié avec de l’huile ; - un dispositif de récupération d’huile (10) qui est disposé directement en dessous du palier (8) et qui comprend un récipient (11) annulaire ; - un circuit d’air (12) pour pressuriser le palier (8) ; le dispositif de récupération d’huile (10) comprenant un déflecteur annulaire d’air (13) disposé axialement entre la turbine de détente et le récipient (11), le déflecteur (13) étant en regard et distant du récipient (11) de sorte à former entre eux une voie d’écoulement d’air (14) du circuit (12), la voie (14) étant alimentée par au moins un passage (15) formé dans le rotor (4) du générateur de gaz. Figure pour l'abrégé : 2 TURBOMOTEUR A AXE VERTICAL Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à un turbomoteur à axe vertical pour un aéronef. Arrière-plan technique La demande US5722778A1 décrit une architecture de turbomoteur à axe vertical. Une telle architecture de turbomoteur comprend notamment de haut en bas une entrée d’air, un compresseur, une chambre de combustion, une turbine de détente, et enfin une tuyère d’échappement. Plus précisément, l'air qui pénètre par l’entrée d’air est comprimé par le compresseur, puis injecté dans la chambre de combustion pour être mélangé avec du carburant. Le mélange air/carburant est brûlé et détendu dans la turbine de détente avant d’être évacué du turbomoteur par la tuyère d’échappement. Selon la demande précitée, la roue aubagée de la turbine de détente entraine non seulement le rouet du compresseur mais également via un arbre de transmission une pompe à liquide extérieure au turbomoteur, cette pompe servant par exemple à aspirer de l’eau pour empêcher des inondations. L’arbre de transmission est guidé en rotation via un palier disposé axialement entre le compresseur et la turbine de détente, le palier étant lubrifié avec de l’huile. Un dispositif de récupération d’huile est disposé directement en dessous du palier afin de recueillir l’huile usagée dans le but de la réutiliser après un traitement adéquat. Le dispositif comprend pour cela un récipient dans lequel l’huile converge par gravité pour y être stockée avant d’être aspirée par un conduit du circuit. Pour éviter notamment les fuites d’huile à l’extérieur du palier et maintenir une pression prédéterminée à l’intérieur du palier, le palier est pressurisé avec de l’air qui est par exemple prélevé dans la veine principale du turbomoteur. Les motoristes constatent que le turbomoteur décrit dans la demande précitée diffère des turbomoteurs connus destinés aux aéronefs et présente des inconvénients. En effet, premièrement, contrairement au turbomoteur décrit dans la demande précitée, un turbomoteur pour un aéronef comprend classiquement une turbine de puissance qui est également entrainée par les gaz d’échappement mais qui est indépendante de la turbine de détente, cette turbine de puissance étant par exemple destinée à entrainer le ou les propulseurs de l’aéronef. Deuxièmement, le dispositif de récupération d’huile décrit dans la demande précitée présente l’inconvénient d’être directement exposé aux fortes températures de l’espace environnant (dues à la présence de la chambre de combustion) et au rayonnement thermique des pièces avoisinantes (notamment la turbine). Une telle exposition dégrade significativement les propriétés de l’huile et est propice à la cokéfaction de l’huile. La cokéfaction de l’huile dépend directement de sa température. En effet, au-delà d’une température critique, l’huile s’oxyde et se cokéfie. La cokéfaction de l’huile se traduit par l’apparition d’un dépôt noirâtre qui s’accumule avec le temps et qui est à l’origine d’un encrassement progressif du circuit d’huile. L’objectif de la présente invention est donc de proposer un turbomoteur à axe vertical pour un aéronef qui prend en compte les inconvénients précités vis-à-vis du dispositif de récupération d’huile. Dans le domaine aéronautique, il est intéressant de noter que les turbomachines utilisées pour propulser un aéronef sont classiquement montées horizontalement sur la structure de l’aéronef. Le document FR3100843A1 décrit par exemple un tel montage. Les dispositifs de récupération d’huile connus pour une turbomachine à axe horizontal ne sont pas compatibles avec une turbomachine à axe vertical. L’invention propose ainsi un turbomoteur pour un aéronef comprenant : - un générateur de gaz comprenant un rotor mobile autour d’un axe X qui est sensiblement vertical ; - une turbine de puissance qui entraine en rotation une prise de mouvement via un arbre de transmission, l’arbre de transmission étant centré sur l’axe X ; - un palier disposé axialement entre une turbine de détente du générateur de gaz et la turbine de puissance, le palier guidant en rotation le rotor et l’arbre tout en étant lubrifié avec de l’huile ; - un dispositif de récupération d’huile qui est disposé directement en dessous du palier, le dispositif comprenant un récipient annulaire ; - un circuit d’air pour pressuriser le palier ; caractérisé en ce que le dispositif de récupération d’huile comprend en outre un déflecteur annulaire d’air disposé axialement entre la turbine de détente et le récipient, le déflecteur étant en regard et distant du récipient de sorte à former entre eux une voie d’écoulement d’air du circuit, la voie étant alimentée par au moins un passage formé dans le rotor du générateur de gaz. Un tel déflecteur d’air forme une protection thermique physique qui permet de protéger l’huile contenue dans le récipient face au rayonnement thermique émis par les pièces avoisinantes, et notamment la turbine de détente. La présence du déflecteur d’air s’avère redoutablement efficace pour stopper les échanges radiatifs émis par les pièces métalliques incandescentes qui rayonnent fortement dans l’infrarouge. Une telle voie d’écoulement d’air forme en outre une protection thermique par refroidissement permettant de refroidir et d’isoler l’huile contenue dans le récipient face aux fortes températures de l’espace environnant, et ainsi d’éviter une baisse de performance de l’huile et/ou sa cokéfaction. Le turbomoteur selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - le récipient comprend une cavité de stockage d’huile qui est annulaire et délimitée par un fond radial et deux parois axiales respectivement interne et externe, le déflecteur d’air comprenant un tronçon axial en regard de la paroi interne et un tronçon radial en regard du fond ; - le turbomoteur comprend un circuit de retour dans lequel circule un mélange air/huile provenant du palier, le circuit de retour comprenant un chemin inter-arbres qui est défini entre l’arbre de transmission et un arbre du rotor du générateur de gaz ; - le passage est formé entre un disque de la turbine de détente et un arbre du rotor sur lequel est solidarisé le disque, le disque portant une rangée annulaire de pales ; - le dispositif de récupération d’huile comprend un flasque annulaire qui est fixé à une bague externe d’un roulement du palier, le récipient et le déflecteur d’air étant fixés à un carter fixe du turbomoteur, le dispositif de récupération d’huile comprenant un premier joint d’étanchéité entre le flasque et le récipient ; - le dispositif de récupération d’huile comprend un déflecteur d’huile solidaire du rotor, le déflecteur d’huile étant rapporté sur un arbre du rotor entre une bague interne du roulement et un organe annulaire d’étanchéité, le déflecteur d’huile comprenant une fourche annulaire qui enfourche avec un jeu une ceinture interne du récipient ; - le turbomoteur comprend un second joint d’étanchéité entre une portion axiale de l’organe et la ceinture interne du récipient, et un troisième joint d’étanchéité entre une portion radiale de l’organe et un tronçon axial du déflecteur d’air ; - le turbomoteur comprend un quatrième joint d’étanchéité entre le disque de la turbine de détente et un tronçon axial du déflecteur d’air ; - le dispositif de récupération d’huile comprend un conduit d’aspiration d’huile dont l’extrémité basse est disposée à proximité d’un fond du récipient, le conduit traversant le premier joint d’étanchéité et le flasque. La présente invention concerne également un aéronef comprenant un turbomoteur tel que décrit précédemment. Brève description des figures L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la est une vue schématique d’un turbomoteur à axe vertical selon l’invention ; la est une vue de détail selon le repère R2 de la . Turbomoteur (1) pour un aéronef (2) comprenant : - un générateur de gaz (3) comprenant un rotor (4) mobile autour d’un axe (X) qui est sensiblement vertical ; - une turbine de puissance (5) qui entraine en rotation une prise de mouvement (6) via un arbre de transmission (7), l’arbre de transmission (7) étant centré sur l’axe (X) ; - un palier (8) disposé axialement entre une turbine de détente (9) du générateur de gaz (3) et la turbine de puissance (5), le palier (8) guidant en rotation le rotor (4) et l’arbre (7) tout en étant lubrifié avec de l’huile ; - un dispositif de récupération d’huile (10) qui est disposé directement en dessous du palier (8), le dispositif (10) comprenant un récipient (11) annulaire ; - un circuit d’air (12) pour pressuriser le palier (8) ; caractérisé en ce que le dispositif de récupération d’huile (10) comprend en outre un déflecteur annulaire d’air (13) disposé axialement entre la turbine de détente (9) et le récipient (11), le déflecteur (13) étant en regard et distant du récipient (11) de sorte à former entre eux une voie d’écoulement d’air (14) du circuit (12), la voie (14) étant alimentée par au moins un passage (15) formé dans le rotor (4) du générateur de gaz (3). Turbomoteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le récipient (11) comprend une cavité de stockage d’huile (40) qui est annulaire et délimitée par un fond radial (41) et deux parois axiales respectivement interne et externe (42, 43), le déflecteur d’air (13) comprenant un tronçon axial (47) en regard de la paroi interne (42) et un tronçon radial (48) en regard du fond (41). Turbomoteur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le turbomoteur (1) comprend un circuit de retour (65) dans lequel circule un mélange air/huile provenant du palier (8), le circuit de retour (65) comprenant un chemin inter-arbres (66) qui est défini entre l’arbre de transmission (7) et un arbre (28) du rotor (4) du générateur de gaz (3). Turbomoteur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage (15) est formé entre un disque (26) de la turbine de détente (9) et un arbre (28) du rotor (4) sur lequel est solidarisé le disque (26), le disque (26) portant une rangée annulaire de pales (27). Turbomoteur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de récupération d’huile (10) comprend un flasque (49) annulaire qui est fixé à une bague externe (34) d’un roulement (33) du palier (8), le récipient (11) et le déflecteur d’air (13) étant fixés à un carter fixe (46) du turbomoteur (1), le dispositif de récupération d’huile (10) comprenant un premier joint d’étanchéité (50) entre le flasque (49) et le récipient (11). Turbomoteur (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de récupération d’huile (10) comprend un déflecteur d’huile (51) solidaire du rotor (4), le déflecteur d’huile (51) étant rapporté sur un arbre (28) du rotor (4) entre une bague interne (35) du roulement (33) et un organe annulaire d’étanchéité (52), le déflecteur d’huile (51) comprenant une fourche annulaire (54) qui enfourche avec un jeu une ceinture interne (44) du récipient (11). Turbomoteur (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le turbomoteur (1) comprend un second joint d’étanchéité (57) entre une portion axiale (55) de l’organe (52) et la ceinture interne (44) du récipient (11), et un troisième joint d’étanchéité (58) entre une portion radiale (56) de l’organe (52) et un tronçon axial (47) du déflecteur d’air (13). Turbomoteur (1) selon l’une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le turbomoteur (1) comprend un quatrième joint d’étanchéité (59) entre le disque (26) de la turbine de détente (9) et un tronçon axial (47) du déflecteur d’air (13). Turbomoteur (1) selon l’une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de récupération d’huile (10) comprend un conduit d’aspiration d’huile (39) dont l’extrémité basse est disposée à proximité d’un fond (41) du récipient (11), le conduit (39) traversant le premier joint d’étanchéité (50) et le flasque (49). Aéronef (2) comprenant un turbomoteur (1) selon l’une des revendications précédentes.