Brevet FR3152544A1 — publié le 20250307

Turbomachine comprenant un circuit de lubrification (20) parcouru par un lubrifiant (21), le circuit de lubrification (20) comprenant un premier résonateur instrumenté (30), relié à une unité de contrôle et de mesure (70) agencé pour fournir un indicateur de pureté du lubrifiant (21). Aéronef pourvu d’une telle turbomachine. Procédé de mesure de pureté. Figure pour l’abrégé : Figure 2 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, le circuit de lubrification comprenant un premier résonateur instrumenté, relié à une unité de contrôle et de mesure agencée pour fournir un indicateur de pureté du lubrifiant. On obtient alors une turbomachine équipée d’un dispositif de mesure fiable et robuste qui analyse un paramètre particulier (déplacement du son dans un fluide) qui est peu soumis aux perturbations extérieures. L’analyse est ainsi 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 : le circuit de lubrification comprend un excitateur relié à l’unité de contrôle et de mesure ; le circuit de lubrification comprend un capteur de température du lubrifiant relié à l’unité de contrôle et de mesure ; le circuit de lubrification comprend une capsule de lubrifiant de référence possédant un état de pureté de référence, la capsule étant agencée pour que le lubrifiant de référence soit à la même température que le lubrifiant, la capsule comprenant un deuxième résonateur instrumenté relié à l’unité de contrôle et de mesure ; le premier résonateur comprend un microphone de type piézo-électrique. le premier résonateur comprend un tube cylindrique dont une des extrémités est fermée ; l’unité de contrôle et de mesure est agencée pour détecter la présence d’un carburant dans le lubrifiant ; l’unité de contrôle et de mesure est agencée pour émettre une alarme lorsqu’une valeur de l’indicateur de pureté présente un écart relativement à une valeur de référence qui est supérieur à un seuil prédéterminé ; L’invention concerne également un aéronef comprenant une turbomachine tel que décrit ci-dessus ainsi qu’un procédé de mesure de la pureté d’un lubrifiant dans une turbomachine te comprenant les étapes suivantes : mesurer une fréquence de résonance du premier résonateur ; déterminer un écart entre la fréquence mesurée une valeur de référence; émettre une alerte lorsque l’écart est supérieur à un seuil prédéterminé. 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 : FIG. 1 la FIG. 1 est une représentation schématique en coupe d’une turbomachine ; FIG. 2 la FIG. 2 est une représentation schématique partielle en plan d’un circuit d’alimentation et d’un circuit de carburation selon un premier mode de réalisation de l’invention ; FIG. 3 la FIG. 3 est une représentation schématique partielle en plan d’un circuit d’alimentation et d’un circuit de carburation selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ; FIG. 4 la FIG. 4 est une représentation schématique partielle en plan d’un circuit d’alimentation et d’un circuit de carburation selon un troisième mode de réalisation de l’invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Dans une turbomachine, ici un turboréacteur repéré 1 dans la FIG. 1 , 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 turboréacteur1 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 un réservoir 22 de lubrifiant 21. Le circuit de lubrification 20 comprend une pompe 23 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. Selon un premier mode de réalisation de l’invention, une enceinte 24 est reliée via un piquage 25 à un conduite 26 de lubrifiant 21 qui s’étend, ici, entre l’échangeur 50 et le réservoir 22. Un résonateur 30 instrumenté, ici pourvu d’un microphone à cellule piézo-électrique 31- s’étend dans l’enceinte 24. Le résonateur 30 comprend , ici, un tube cylindrique droit 32 dont une extrémité 33 est fermée. La cellule piézo-électrique 31 est fixée par collage l’extrémité 33. Un capteur de température 35 s’étend également dans l’enceinte 24.Le résonateur 30 et le capteur de température 35 sont reliés à une unité de contrôle et de mesure 70. En fonctionnement, le dispositif de l’invention suit les étapes suivantes. Selon une première étape, l’unité 70 commande l’envoi d’une impulsion électrique d’excitation 60 à la cellule piézo-électrique 31. Ceci provoque une déformation du tube 32. Selon une deuxième étape, l’unité 70 mesure le voltage fourni par la cellule 31 au cours du temps nécessaire à ce que le tube 32 retrouve sa forme initiale. Selon une troisième étape, l’unité 70 déduit du voltage mesuré une fréquence de résonance du résonateur 30. Cette fréquence étant affectée par le milieu dans lequel se trouve le résonateur 30 (ici le lubrifiant 21), l’unité 70 en déduit, après application d’une correction dépendante de la température mesurée par le capteur 35, une vitesse de circulation mesurée d’un son dans le lubrifiant 21. Selon une quatrième étape, l’unité 70 détermine un écart entre la vitesse de circulation mesurée avec une vitesse de référence (ici une vitesse V0 correspondant à la vitesse de déplacement d’un son dans le lubrifiant lorsque celui-ci est dans un état de pureté absolu) Selon une dernière étape, l’unité 70 émet une alerte lorsque l’écart calculé est supérieur à un seuil prédéterminé. La valeur du seuil prédéterminé correspond idéalement à l’écart constatable lorsque le lubrifiant 21 comprend un taux de carburant 41 sensiblement égal ou supérieur à cinq pourcent de carburant 41 dans le lubrifiant 21. Les éléments identiques ou analogues à ceux précédemment décrits porteront une référence numérique identique à celle-ci dans la description qui suit d’un deuxième et d’un troisième mode de réalisation de l’invention. Selon un deuxième mode de réalisation représentée en FIG. 3 , la cellule 31 est collée sur une paroi intérieure 24.1 de l’enceinte 24. C’est alors l’enceinte 24 qui fait office de résonateur. Le procédé de mesure demeure identique à celui décrit ci-dessus. Selon un troisième mode de réalisation représentée en FIG. 4 , le capteur de température 35 est remplacé par une capsule 80 de lubrifiant de référence 81 qui possède un état de pureté de référence- ici un lubrifiant 21 qui possède un taux de 0.0 % de carburant 41. La capsule 80 comprend une enveloppe 82 qui s’étend dans l’enceinte 24 et est agencée pour que le lubrifiant de référence 81 soit à la même température que le lubrifiant 21. La capsule 80 comprend un deuxième résonateur instrumenté 83 relié à l’unité de contrôle et de mesure 70. En fonctionnement, le dispositif de l’invention suit les étapes suivantes. Selon une première étape, l’unité 70 commande l’envoi d’une impulsion électrique d’excitation 60 à la cellule piézo-électrique 31. Ceci provoque une déformation du tube 32. Selon une deuxième étape, l’unité 70 mesure le voltage fourni par la cellule 31 au cours du temps nécessaire à ce que le tube 32 retrouve sa forme initiale. Selon une troisième étape, l’unité 70 déduit du voltage mesuré une fréquence de résonance du résonateur 30. Selon une quatrième étape, l’unité 70 commande l’envoi d’une impulsion électrique d’excitation 84 au résonateur 83. Selon une cinquième étape, l’unité 70 mesure le voltage fourni par la capsule 80 en réponse à l’excitation. Selon une sixième étape, l’unité 70 déduit du voltage mesuré une fréquence de résonance du résonateur 83. Selon une sixième étape, l’unité 70 détermine un écart entre la fréquence de résonance du résonateur 30 et la fréquence de référence du résonateur 83. Selon une dernière étape, l’unité 70 émet une alerte lorsque l’écart calculé est supérieur à un seuil prédéterminé. La valeur du seuil prédéterminé correspond idéalement à l’écart constatable lorsque le lubrifiant 21 comprend un taux de carburant 41 sensiblement égal ou supérieur à cinq pourcent de carburant 41 dans le lubrifiant 21. 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 dispositif de mesure se trouve dans une cavité en piquage sur une conduite, l’invention s’applique également à d’autres configurations dans lesquelles le dispositif de mesure n’est pas placé dans une cavité dédiée mais dans un volume de dimension connue, tel qu’un réservoir par exemple ou une conduite ; bien qu’ici le circuit de lubrification comprenne un résonnateur instrumenté comportant n tube cylindrique et microphone piézoélectrique, l’invention s’applique également à d’autres types de résonnateur instrumenté comme par exemple un diapason pourvu d’une jauge résistive de contrainte ou un ressort spiralé muni d’un accéléromètre ; bien qu’ici l’indicateur de pureté porte sur la présence de carburant dans le lubrifiant, l’inventions ‘applique également à d’autres types d’indicateurs de pureté comme par exemple des indicateurs relatifs au vieillissement du lubrifiant, à sa concentration en additifs, à sa viscosité ou sa concentration en particules métalliques ; bien qu’ici la cellule piezo-électrique réalise les fonctions d’excitateur et de microphone, l’invention s’applique également à un circuit de lubrification dans lequel les fonctions d’excitateur et de microphone sont distinctes, comme par exemple un excitateur sous la forme d’un marteau de tintage ou d’un vibreur piézo-électrique ou mécanique distinct du microphone ; bien qu’ici la cellule piézoélectrique réalise les fonctions d’excitateur et de microphone, l’invention s’applique également à un circuit de lubrification dépourvu d’excitateur et dont le résonateur serait excité par les bruits environnants, ceux-ci ayant été ou non préalablement analysés. Turbomachine (1) comprenant un circuit de lubrification (20) parcouru par un lubrifiant (21), le circuit de lubrification (20) comprenant un premier résonateur (30) instrumenté, relié à une unité de contrôle et de mesure (70) agencée pour fournir un indicateur de pureté du lubrifiant (21). Turbomachine (1) selon la revendication 1, dans lequel le circuit de lubrification (20) comprend un excitateur (31) relié à l’unité de contrôle et de mesure (70). Turbomachine (1) selon la revendication 2, dans lequel le circuit de lubrification comprend un capteur de température (35) du lubrifiant (21) relié à l’unité de contrôle et de mesure (70). Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit de lubrification (20) comprend une capsule (80) de lubrifiant de référence (81) possédant un état de pureté de référence, la capsule (80) étant agencée pour que le lubrifiant de référence (81) soit à la même température que le lubrifiant (21), la capsule (80) comprenant un deuxième résonateur instrumenté (83) relié à l’unité de contrôle et de mesure (70). Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier résonateur (30) comprend un microphone de type piézo-électrique (31). Turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier résonateur (30) comprend un tube cylindrique (32) dont une des extrémités (33) est fermée. Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes,, dans lequel l’unité de contrôle et de mesure (70) est agencée pour détecter la présence d’un carburant (41) dans le lubrifiant(21). Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’unité de contrôle et de mesure (70) est agencée pour émettre une alarme lorsqu’une valeur de l’indicateur de pureté présente un écart relativement à une valeur de référence qui est supérieur à un seuil prédéterminé. Aéronef comprenant une turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Procédé de mesure de la pureté d’un lubrifiant (21) dans une turbomachine selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 comprenant les étapes suivantes : - mesurer une fréquence de résonance du premier résonateur (30) ; déterminer un écart entre la fréquence mesurée une valeur de référence; émettre une alerte lorsque l’écart est supérieur à un seuil prédéterminé.