Brevet FR3149641A1 — publié le 20241213

Turbomachine comprenant un circuit de lubrification (20) parcouru par un lubrifiant (21) et un circuit d’alimentation (40) parcouru par un carburant 41, le circuit de lubrification (20) comprenant une enceinte (22° dans laquelle s’établit une phase liquide (23) et une phase gazeuse (24), le circuit de lubrification (20) comprenant également un capteur (30) agencé pour détecter la présence de vapeur de carburant (41) dans la phase gazeuse (24). Aéronef pourvu d’une telle turbomachine. Procédé de détection de fuites. Figure pour l’abrégé : Figure 2 TITRE DE L’INVENTION Dispositif de détection de carburant dans l’huile par analyse de phase gazeuse L’invention se rapporte au domaine des circuits de lubrification des moteurs et plus particulièrement à la prévention de la pollution de tels circuits. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans les aéronefs le circuit de lubrification est essentiel pour assurer le bon fonctionnement des moteurs. Cependant, le circuit de lubrification peut être contaminé par du carburant, ce qui peut causer des problèmes de performance du moteur et de sécurité en vol, notamment en raison du risque d’inflammation. La détection de carburant dans le circuit de lubrification est donc cruciale pour assurer la fiabilité et la sécurité des avions. Des échangeurs thermiques sont utilisés pour transférer la chaleur générée par les moteurs du circuit de lubrification au circuit de carburant pour préchauffer le carburant avant qu'il ne soit injecté dans les moteurs. Ces échangeurs thermiques entre le circuit de lubrification et le circuit de carburant peuvent présenter des fuites, ce qui peut causer la contamination du circuit de lubrification par du carburant. Il existe plusieurs technologies de détection de carburant dans le circuit de lubrification pour les aéronefs, telles que la spectroscopie d'absorption infrarouge, la spectroscopie Raman et l'analyse de l'impédance électrique. Ces technologies sont conçues pour détecter la présence de carburant dans différentes parties du circuit de lubrification, y compris les filtres, les échangeurs de chaleur et les conduites. Les systèmes de détection de carburant doivent être robustes et fiables pour fonctionner dans des conditions environnementales variables, telles que des températures et des pressions élevées, ainsi que dans des environnements présentant des vibrations et des chocs. Les carburants et les lubrifiants ayant des propriétés chimiques proches, il est difficile de clairement établir la présence de carburant dans l’huile pour des concentrations faibles de carburant dans le lubrifiant. Au vu des incidences de la présence de carburant dans l’huile, même à des concentrations très faibles, il est nécessaire de disposer d’un dispositif fiable et sensible. OBJET DE L’INVENTION L’invention a pour but d’améliorer la sensibilité de la détection de carburant dans un circuit de lubrifiant. A cet effet, on prévoit une turbomachine comprenant un circuit de lubrification parcouru par un lubrifiant et un circuit d’alimentation parcouru par un carburant, le circuit de lubrification comprenant une enceinte dans laquelle s’établit une phase liquide et une phase gazeuse, le circuit de lubrification comprenant également un capteur agencé pour détecter la présence de vapeur de carburant dans la colonne. On obtient alors une turbomachine équipée d’un dispositif de mesure fiable et robuste qui analyse un paramètre particulier (phase gazeuse) qui est naturellement plus dense en information et dont l’analyse est plus aisée et peut se conduire à l’aide de capteurs robustes et fiables. Selon d’autres modes de réalisation particuliers, non exclusifs et optionnels de l’invention : une liaison fluidique entre le capteur et l’enceinte comprend un dispositif anti-éclaboussure. - le dispositif anti-éclaboussure comprend une colonne et/ou une grille et/ou une membrane ; le capteur est un capteur catalytique à fil de platine ; l’enceinte est un réservoir d’huile ou une canalisation d’air huilé ; la turbomachine comprend un dispositif de génération de la phase gazeuse ; le dispositif de génération de la phase gazeuse comprend un dispositif de chauffage. L’invention concerne également un aéronef comprenant une turbomachine tel que décrit ci-dessus ainsi qu’un procédé de détection de fuite depuis un circuit d’alimentation parcouru par un carburant vers un circuit de lubrification parcouru par un lubrifiant dans une telle turbomachine, le procédé comprenant les étapes suivantes : prélever une portion de la phase gazeuse de l’enceinte ; détecter la présence de vapeur de carburant dans la phase gazeuse ; émettre une alerte lorsque la phase gazeuse contient une quantité de vapeur de carburant supérieure à un seuil prédéterminé. Avantageusement, le procédé comprend une étape supplémentaire de générer la phase gazeuse, préférentiellement par chauffage. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d’un mode de réalisation particulier non limitatif de l’invention. Il sera fait référence aux figures jointes parmi lesquelles : la est une représentation schématique en coupe d’une turbomachine ; la est une représentation schématique partielle en plan d’un circuit d’alimentation et d’un circuit de carburation selon l’invention ; la est une représentation schématique du capteur de la . EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Dans une turbomachine, ici un turboréacteur repéré 1 dans la , l'air est admis dans une manche d'entrée 2 pour traverser une soufflante comportant une série de pales rotatives 3 avant de se scinder en un flux primaire central qui circule dans une veine dite de circulation d’un flux d’air primaire et un flux secondaire entourant le flux primaire. Le flux primaire est compressé par des étages de compresseurs 4 et 5 avant d'atteindre une chambre de combustion 6, après quoi il se détend en traversant des turbines 7, avant d'être évacué en générant une poussée. Le flux secondaire est quant à lui propulsé directement par la soufflante pour générer la poussée principale. Les étages de compresseurs 4 et 5 comprennent des distributeurs fixes régulièrement espacés autour d'un arbre 8 monté à rotation autour d’un axe longitudinal AX dans une nacelle 9 entourant l’ensemble. Les pales des étages de compresseurs 4 et 5 et des turbines 7 sont solidaires en rotation de l’arbre 8. L’arbre 8 est monté à rotation relativement à la nacelle 9 à l’aide de plusieurs paliers 10 lubrifiés à l’huile et qui sont confinés dans des enceintes 11. Dans le présent texte, les termes « intérieur » ou « interne » et « extérieur » ou « externe » sont utilisés en référence à la position ou l’orientation par rapport à l’axe de rotation de la turbine du turboréacteur 1. Dans le présent texte, les termes « amont » et « aval » sont utilisés en référence à la position ou l’orientation d’un élément selon le sens d’écoulement de l’air dans le turboréacteur 1. Il est également défini une direction axiale, une direction radiale qui est orthogonale à la direction axiale et une direction circonférentielle qui est orthogonale aux directions axiale et radiale. Le turboréacteur 1 comprend un circuit de lubrification 20 parcouru par un lubrifiant 21 et un circuit d’alimentation 40 parcouru par un carburant 41. Le circuit de lubrification 20 comprend une enceinte 22 -ici un réservoir- dans laquelle s’établit une phase liquide 23 et une phase gazeuse 24 du lubrifiant 21. Le circuit de lubrification 20 comprend une pompe 25 et est relié à un échangeur de chaleur 50 pour en constituer le circuit chaud. Le circuit d’alimentation 40 est également relié à l’échangeur 50 pour en constituer le circuit froid. Les calories du circuit de lubrification 20 sont ainsi cédées au circuit d’alimentation 40. Une conduite 26 d’air huilé est reliée à l’enceinte 22. Une colonne 27 vient en piquage sur la conduite 26 par sa première extrémité 28 pour être fluidiquement reliée à l’enceinte 22 de manière à être parcourue par la phase gazeuse 24. La deuxième extrémité 29 de la colonne 27 est pourvue d’un capteur 30 de type catalytique à fil de platine. L’extrémité 28 est équipé d’un dispositif anti-éclaboussure, ici une membrane 31. Un chauffage électrique 60 s’étend contre une paroi – ici un fond 22.1- de l’enceinte 22. Un dispositif d’aspiration, type pompe à vide ou trompe à jet, peut également être utilisé pour créer de la phase vapeur. Il suffit de le placer au sommet de la conduite d’air huilé 26. On peut alors ajouter entre l’enceinte 22 et la conduite 26, un dispositif anti éclaboussure comme celui à l’extrémité 28, afin de garantir la présence uniquement de vapeur dans la conduite 26 et dans le dispositif aspirant à son sommet. La pompe 25, le capteur 30 et le chauffage électrique 60 sont reliés à une unité de contrôle et de commande 70. Le capteur 30 et son fonctionnement vont être décrits plus en détail en référence à la . Le capteur 30 comprend un fil de platine 32 qui décrit un premier ensemble de spires 33 et un deuxième ensemble de spires 34. Le premier ensemble 33 est recouvert d’un catalyseur 35 pour constituer un circuit résistif de mesure à fil catalytique et le deuxième ensemble 34 est recouvert d’un désactivant 36 pour constituer un circuit résistif de référence. Les ensembles 33 et 34 sont respectivement protégés par un revêtement en céramique 33.1 et 34.1 et possèdent une borne commune 37. Le premier ensemble 33 comprend une borne libre 38 de mesure et le deuxième ensemble 34 comprend une borne libre 39 de référence. Le capteur 30 fonctionne en mesurant la conductivité électrique du fil de platine 32. Le catalyseur 35 du fil de platine 32 permet aux molécules de vapeur de carburant de réagir avec l’oxygène naturellement présent dans l’air. Cette réaction modifie les propriétés physiques du fil de platine et notamment sa conductivité électrique et donc la tension entre les bornes 37 et 38. La tension mesurée entre les bornes 37 et 39 de l'électrode de référence fournit une référence stable pour mesurer la conductivité électrique du fil de platine catalytique et ainsi annuler les effets de paramètres environnementaux pouvant affecter la mesure entre les bornes 37 et 38 comme par exemple la température ambiante et la pression ambiante. Lorsque des molécules de vapeur de carburant 41 sont présentes dans la phase gazeuse 24, elles réagissent avec le catalyseur 35 sur le fil 32, modifiant sa conductivité électrique. Cette variation de résistance est mesurée et est proportionnelle à la concentration de vapeur de carburant dans la phase gazeuse 24. En fonctionnement, le dispositif de l’invention suit les étapes suivantes. Selon un première étape, l’unité 70 commande la mise en marche du chauffage 60 afin de générer la phase gazeuse 24. Selon une deuxième étape, la colonne 27 prélève une portion de la phase gazeuse 24 de l’enceinte 22 et l’amène au capteur 30. Selon une troisième étape, l’unité 70 mesure le courant entre les bornes 37 et 38 et réalise une compensation de mesure à l’aide d’une mesure réalisée entre les bornes 37 et 39. L’unité 70 interprète les résultats obtenus et détecte ou non la présence de vapeur de carburant 41 dans la phase gazeuse 24. Selon une dernière étape, l’unité 70 émet une alerte lorsque la phase gazeuse 24 contient une quantité de vapeur de carburant 41 supérieure à un seuil prédéterminé. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l’invention telle que définie par les revendications. En particulier, bien qu’ici le capteur soit situé en l’extrémité de la colonne, l’invention s’applique également à un dispositif dépourvu de colonne dans lequel le capteur serait située sur une paroi de la conduite d’air huilé ou directement dans l’enceinte ; bien qu’ici la colonne vienne en piquage sur la conduite, l’invention s‘applique également à d’autres modalités de liaison entre la colonne et l’enceinte, comme par exemple un Té de dérivation ; -bien qu’ici le capteur soit un capteur catalytique à fil de platine, l’invention s’applique également à s’autres types de capteurs agencés pour détecter la présence de vapeur de carburant dans la colonne, comme par exemple un capteur infrarouge ou un capteur de type Davy ou un détecteur électrochimique; bien qu’ici le dispositif anti-éclaboussure comprenne une membrane, l’invention s’applique également à d’autres types de dispositif anti-éclaboussure comme par exemple une grille ou une chicane ; bien qu’ici un chauffage soit utilisé pour générer la phase gazeuse, l’invention s‘applique également à un dispositif de mesure dépourvu de chauffage, la phase gazeuse étant générée par évaporation naturelle. Turbomachine (1) comprenant un circuit de lubrification (20) parcouru par un lubrifiant (21) et un circuit d’alimentation (40) parcouru par un carburant 41, le circuit de lubrification (20) comprenant une enceinte (22) dans laquelle s’établit une phase liquide (23) et une phase gazeuse (24), le circuit de lubrification (20) comprenant également un capteur (30) agencé pour détecter la présence de vapeur de carburant (41) dans la phase gazeuse (24). Turbomachine (1) selon la revendication 1, dans lequel une liaison fluidique entre le capteur (30) et l’enceinte (22) comprend un dispositif anti-éclaboussure (31). Turbomachine (1) selon la revendication 2, dans lequel le dispositif anti-éclaboussure (31) comprend une colonne (27) et/ou une grille et/ou une membrane (31). Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le capteur (30) est un capteur catalytique à fil de platine (32). Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’enceinte (22) est un réservoir d’huile ou une canalisation (26) d’air huilé. Turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un dispositif de génération (60) de la phase gazeuse (24). Turbomachine (1) selon la revendication 6, dans lequel le dispositif de génération de la phase gazeuse comprend un dispositif de chauffage (60). Aéronef comprenant une turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Procédé de détection de fuite depuis un circuit d’alimentation (40) parcouru par un carburant (41) vers un circuit de lubrification (20) parcouru par un lubrifiant (21) dans une turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant les étapes suivantes : prélever une portion de la phase gazeuse (24) de l’enceinte (22); détecter la présence de vapeur de carburant (41) dans la phase gazeuse (24); émettre une alerte lorsque la phase gazeuse (24) contient une quantité de vapeur de carburant (41) supérieure à un seuil prédéterminé. Procédé de détection de fuite selon la revendication 9, comprenant une étape supplémentaire de générer la phase gazeuse (24), préférentiellement par chauffage.