Brevet FR3129690A1 — publié le 20230602

L’invention concerne une turbomachine (1) comprenant : - une enceinte de lubrification (17) délimitée radialement par une virole interne (19) annulaire centrée sur l’axe longitudinal (X), - une virole externe (18) agencée autour de la virole interne (19), - un bras de stockage (20) formant un réservoir auxiliaire (20a) agencé à 6h et s’étendant radialement entre les viroles interne (19) et externe (18), et présentant une cavité interne (200) débouchant dans l’enceinte (17), - un bras de récupération (21) de l’huile de l’enceinte de lubrification (17) s’étendant radialement entre les viroles (19,18), et présentant un canal interne débouchant dans l’enceinte (17), - une écope de récupération (22) d’huile de l’enceinte (17) configurée de manière à acheminer l’huile de l’enceinte (17) au bras de récupération (21) et de manière à limiter le niveau d’huile dans l’enceinte (17) lorsque le niveau d’huile dans la cavité interne (220) a atteint un seuil prédéterminé. Figure d’abrégé : Figure 6 TURBOMACHINE COMPRENANT UNE ENCEINTE DE LUBRIFICATION ET UN REDUCTEUR DE VITESSE Domaine technique de l'invention L’invention concerne le domaine des turbomachines pour les aéronefs. L’invention concerne plus particulièrement le domaine des turbomachines comprenant une soufflante entrainée en rotation par un arbre de soufflante relié à un arbre basse pression par l’intermédiaire d’un réducteur de vitesse mécanique. Arrière-plan technique Une turbomachine d’aéronef, telle qu’un turboréacteur, comprend typiquement, d’amont en aval dans le sens d’écoulement des gaz, une soufflante mobile en rotation autour d’un axe longitudinal, un compresseur basse pression et un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression et une tuyère d’échappement des gaz. La soufflante est entrainée en rotation par un arbre de soufflante relié au rotor de la turbine basse pression, et permet l’aspiration d’un flux d’air se divisant en un flux primaire et un flux secondaire. Le flux primaire traverse une veine primaire de la turbomachine tandis que le flux secondaire est dirigé vers une veine secondaire entourant la veine primaire. Le flux primaire est comprimé au sein des compresseurs. L’air comprimé est ensuite mélangé à un carburant et brulé au sein de la chambre de combustion. Les gaz issus de la combustion traversent les turbines puis s’échappent au travers de la tuyère dont la section permet l’accélération de ces gaz pour générer de la propulsion. Le rotor de la turbine basse pression est relié au rotor du compresseur basse pression par un arbre basse pression et le rotor de la turbine haute pression est relié au rotor du compresseur haute pression par un arbre haute pression. Par ailleurs, dans certaines configurations de turbomachines, l’arbre de soufflante est relié à l’arbre basse pression par un réducteur de vitesse, ce qui permet d’entrainer la soufflante à une vitesse de rotation inférieure à la vitesse de rotation de l’arbre basse pression. Pour assurer la lubrification du réducteur de vitesse, ce dernier est typiquement agencé dans une enceinte de lubrification. L’enceinte de lubrification est délimitée radialement par une virole interne annulaire qui est entourée par une virole externe annulaire. Les viroles interne et externe sont reliées par des bras radiaux. Pour assurer la lubrification du réducteur de vitesse dans l’enceinte de lubrification, la turbomachine comprend en outre un circuit principal de lubrification du réducteur. Le circuit principal comprend une pompe principale d’alimentation en huile du réducteur. La pompe principale est typiquement entrainée par l’arbre haute pression par l’intermédiaire d’une boite d’accessoires. Durant certaines phases de fonctionnement de la turbomachine, telles que les phases de rotation libre de la soufflante (connue sous le terme anglais « windmilling ») durant lesquelles l’arbre haute pression n’est quasiment pas entrainé en rotation, la pompe principale n’est pas amorcée et le circuit principal n’assure pas la lubrification du réducteur. Dans ce cadre, la turbomachine comprend un circuit auxiliaire de lubrification du réducteur. Le circuit auxiliaire comprend typiquement une pompe auxiliaire par exemple entrainée par l’arbre basse pression, ou alimentée en énergie par un générateur électrique de façon à ce que sa vitesse de rotation puisse être décorrélée de la vitesse de l’arbre basse pression ou haute pression. La pompe auxiliaire aspire l’huile à partir d’un réservoir auxiliaire d’huile. Le circuit auxiliaire permet ainsi de lubrifier le réducteur par la pompe auxiliaire même en cas de rotation libre de la soufflante. Le document FR-A1-3 108 951 décrit une turbomachine comprenant une enceinte de lubrification délimitée radialement par une virole interne qui est entourée par une virole externe. Un réducteur de vitesse est agencé dans l’enceinte de lubrification. Selon ce document, la turbomachine comprend en outre un circuit principal de lubrification du réducteur et un circuit auxiliaire de lubrification du réducteur reliés à l’enceinte de lubrification. Le circuit auxiliaire est relié à un réservoir auxiliaire ménagé dans un bras de stockage radial s’étendant entre les viroles interne et externe. Le bras de stockage est creux et est agencé en fond d’enceinte c’est-à-dire à 6h pour collecter l’huile retombant dans le fond d’enceinte par gravité. Selon ce document, le circuit principal est par ailleurs relié à un bras de récupération adjacent au bras de stockage. L’huile s’écoulant dans le fond de l’enceinte de lubrification par gravité est acheminée dans le bras de récupération par débordement, c’est-à-dire lorsque le volume d’huile dans l’enceinte de lubrification dépasse un certain volume qui est donc supérieur au volume du réservoir auxiliaire. L’huile est alors aspirée du bras de récupération par une pompe de récupération du circuit principal. Une telle solution ne donne pas entière satisfaction. En effet, certains éléments du réducteur peuvent être noyés dans l’huile stagnante dans l’enceinte de lubrification. Comme le réducteur présente des éléments tournants, typiquement une couronne, un phénomène d’échauffement d’huile (généralement appelé barattage) peut survenir et dégrader le réducteur de vitesse. Il existe donc un besoin de fournir une turbomachine qui assure une lubrification efficace et fiable du réducteur de vitesse. A cet effet, l’invention propose une turbomachine pour un aéronef, s’étendant autour d’un axe longitudinal et comprenant : - une soufflante entrainée en rotation autour de l’axe longitudinal par un arbre de soufflante, - un arbre basse pression relié à l’arbre de soufflante par un réducteur de vitesse mécanique, - une enceinte de lubrification dans laquelle est agencé le réducteur de vitesse, l’enceinte de lubrification étant délimitée radialement par une virole interne annulaire centrée sur l’axe longitudinal, - une virole externe agencée de manière coaxiale autour de la virole interne, - un bras de stockage agencé à 6h (six heures) et s’étendant radialement entre les viroles interne et externe, le bras de stockage présentant une cavité interne débouchant dans l’enceinte de lubrification et formant un réservoir auxiliaire d’huile destiné à être raccordé à un circuit auxiliaire de lubrification du réducteur de vitesse, et - un bras de récupération de l’huile de l’enceinte de lubrification s’étendant radialement entre les viroles interne et externe et destiné à être raccordé à un circuit principal de lubrification du réducteur de vitesse, le bras de récupération présentant un canal interne débouchant dans l’enceinte de lubrification. La turbomachine se caractérise en ce que l’enceinte de lubrification comprend en outre : - une écope de récupération d’huile de l’enceinte de lubrification configurée de manière à acheminer l’huile de l’enceinte de lubrification au bras de récupération et de manière à limiter le niveau d’huile dans l’enceinte de lubrification lorsque le niveau d’huile dans la cavité interne a atteint un seuil prédéterminé. L’enceinte de lubrification comprend un bras de stockage présentant une cavité interne débouchant dans l’enceinte de lubrification et formant un réservoir auxiliaire d’huile qui est destiné à être relié à un circuit auxiliaire de lubrification du réducteur de vitesse. Le bras de stockage est situé à 6h (six heures par analogie à la position correspondante sur le cadran d’une horloge), c’est-à-dire en fond d’enceinte, au point le plus bas de l’enceinte de lubrification. L’huile de lubrification du réducteur s’écoule ainsi par gravité dans le réservoir auxiliaire. Lorsque le volume d’huile de la cavité interne du réservoir auxiliaire dépasse un certain seuil, notamment le volume maximal de la cavité interne, l’huile s’accumule dans l’enceinte de lubrification, et notamment dans le fond de l’enceinte de lubrification. Selon l’invention, l’enceinte de lubrification comprend ainsi une écope de récupération d’huile de l’enceinte de lubrification. Cette écope de récupération permet d’acheminer l’huile de l’enceinte de lubrification au bras de récupération et de limiter le niveau d’huile dans l’enceinte de lubrification. Grâce à l’invention, le niveau d’huile dans l’enceinte de lubrification est contrôlé par l’écope de récupération et est maintenu à un niveau prédéterminé. Des parties tournantes du réducteur de vitesse ne risquent alors plus d’êtres noyées dans l’huile présente dans l’enceinte de lubrification, limitant ainsi les risques d’échauffement de l’huile. L’huile circulant dans le circuit principal peut donc rester à une température adéquate pour évacuer les calories du réducteur de vitesse. L’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - l’écope de récupération s’étend circonférentiellement entre le bras de stockage et le bras de récupération ; - l’écope de récupération est agencée à l’intérieur de l’enceinte de lubrification et solidaire de la virole interne ; - le bras de stockage présente une extrémité radialement externe fermée et une extrémité radialement interne présentant une ouverture, et l’écope de récupération présente une entrée agencée au niveau de l’ouverture de façon à ce que de l’huile soit transvasée par débordement dans l’entrée lorsque le volume d’huile dans l’enceinte de lubrification dépasse un seuil ; - le réducteur de vitesse comprend un solaire couplé en rotation avec l’arbre basse pression, une couronne s’étendant autour de l’axe longitudinal et couplée en rotation avec l’arbre de soufflante, au moins un satellite engrenant avec la couronne et le solaire et un porte-satellite fixe, la virole interne étant agencée autour de la couronne ; - l’enceinte de lubrification comprend une gouttière de récupération de l’huile de l’enceinte de lubrification, cette gouttière étant agencée dans la virole interne et reliée à la virole interne et comprenant un corps annulaire centré sur l’axe longitudinal et une trompe présentant une embouchure d’entrée ménagée dans le corps de la gouttière et une sortie d’éjection de l’huile vers l’écope de récupération ; - la trompe surmonte le bras de stockage ; - la trompe est courbe et s’étend depuis le corps radialement vers l’extérieur ; - la section de la sortie d’éjection est comprise entre 20% et 80% de la section de l’entrée de l’écope de récupération ; - la section de l’embouchure d’entrée est supérieure ou égale à la section de la sortie d’éjection ; - l’écope de récupération d’huile de l’enceinte de lubrification est configurée de manière à acheminer l’huile de l’enceinte de lubrification au bras de récupération lorsque le niveau d’huile dans l’enceinte de lubrification, et notamment dans le fond d’enceinte, a atteint un seuil prédéterminé, - la turbomachine comprend un système de lubrification du réducteur de vitesse comprenant un circuit principal de lubrification et un circuit auxiliaire de lubrification, les circuits étant reliés à l’enceinte de lubrification. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels : la est une représentation schématique en coupe longitudinale d’une demi-turbomachine d’aéronef selon l’invention, la est une représentation schématique en coupe longitudinale d’un réducteur de vitesse équipant la turbomachine de la , la est une vue schématique d’un système de lubrification du réducteur de la , comprenant un circuit auxiliaire en arrêt et un circuit principal en marche, la est une vue schématique d’un système de lubrification du réducteur de la , comprenant un circuit auxiliaire en marche et un circuit principal en arrêt, la est une vue en coupe transversale d’une enceinte de lubrification équipant la turbomachine de la , la est une vue en perspective agrandie d’une partie de l’enceinte de lubrification de la , la est une autre vue en perspective agrandie d’une partie de l’enceinte de lubrification de la , la est une vue en perspective agrandie d’une partie de l’enceinte de lubrification de la lorsque le niveau d’huile dans le fond de l’enceinte de lubrification est inférieur à un seuil, la est une vue en perspective agrandie d’une partie de l’enceinte de lubrification de la lorsque le niveau d’huile dans le fond de l’enceinte de lubrification est supérieur à un seuil. Turbomachine (1) pour un aéronef, s’étendant autour d’un axe longitudinal (X) et comprenant : - une soufflante (2) entrainée en rotation autour de l’axe longitudinal (X) par un arbre de soufflante (11), - un arbre basse pression (10) relié à l’arbre de soufflante (11) par un réducteur de vitesse (12) mécanique, - une enceinte de lubrification (17) dans laquelle est agencé le réducteur de vitesse (12), l’enceinte de lubrification (17) étant délimitée radialement par une virole interne (19) annulaire centrée sur l’axe longitudinal (X), - une virole externe (18) agencée de manière coaxiale autour de la virole interne (19), - un bras de stockage (20) agencé à 6h et s’étendant radialement entre les viroles interne (19) et externe (18), le bras de stockage (20) présentant une cavité interne (200) débouchant dans l’enceinte de lubrification (17) et formant un réservoir auxiliaire (20a) d’huile destiné à être raccordé à un circuit auxiliaire (25) de lubrification du réducteur de vitesse (12), et - un bras de récupération (21) de l’huile de l’enceinte de lubrification (17) s’étendant radialement entre les viroles interne (19) et externe (18) et destiné à être raccordé à un circuit principal (24) de lubrification du réducteur de vitesse (12), le bras de récupération (21) présentant un canal interne débouchant dans l’enceinte de lubrification (17), caractérisée en ce que l’enceinte de lubrification (17) comprend en outre : - une écope de récupération (22) d’huile de l’enceinte de lubrification (17) configurée de manière à acheminer l’huile de l’enceinte de lubrification (17) au bras de récupération (21) et de manière à limiter le niveau d’huile dans l’enceinte de lubrification (17) lorsque le niveau d’huile dans la cavité interne (220) a atteint un seuil prédéterminé. Turbomachine selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l’écope de récupération (22) s’étend circonférentiellement entre le bras de stockage (20) et le bras de récupération (21). Turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’écope de récupération (22) est agencée à l’intérieur de l’enceinte de lubrification (17) et est solidaire de la virole interne (19). Turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bras de stockage (20) présente une extrémité radialement externe (201) fermée et une extrémité radialement interne (202) présentant une ouverture, et en ce que l’écope de récupération (22) présente une entrée (220) agencée au niveau de l’ouverture de façon à ce que de l’huile soit transvasée par débordement dans l’entrée (220) lorsque le volume d’huile dans l’enceinte de lubrification (17) dépasse un seuil. Turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réducteur de vitesse (12) comprend un solaire (13) couplé en rotation avec l’arbre basse pression (10), une couronne (14) s’étendant autour de l’axe longitudinal (X) et couplée en rotation avec l’arbre de soufflante (11), au moins un satellite (15) engrenant avec la couronne (14) et le solaire (13) et un porte-satellite (16) fixe, la virole interne (19) étant agencée autour de la couronne (14). Turbomachine selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l’enceinte de lubrification (17) comprend une gouttière (33) de récupération de l’huile de l’enceinte de lubrification (17), cette gouttière (33) étant agencée dans la virole interne (19) et reliée à la virole interne (19) et comprenant un corps (33a) annulaire centré sur l’axe longitudinal (X) et une trompe (35) présentant une embouchure d’entrée (36) ménagée dans le corps (33a) de la gouttière (33) et une sortie d’éjection (37) de l’huile vers l’écope de récupération (22). Turbomachine selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la trompe (35) surmonte le bras de stockage (20). Turbomachine selon l’une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que la trompe (35) est courbe et s’étend depuis le corps (33a) radialement vers l’extérieur. Turbomachine selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que la section de la sortie d’éjection (37) est comprise entre 20% et 80% de la section de l’entrée (220) de l’écope de récupération (22). Turbomachine selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que la section de l’embouchure d’entrée (36) est supérieure ou égale à la section de la sortie d’éjection (37).