Brevet FR3162793A1 — publié le 20251205

Boîtier d’accessoires (1) pour une turbomachine d’aéronef, comportant un carter (2) à l’intérieur duquel est disposé un séparateur air/huile interne (3) comprenant une cassette de séparation centrifuge (30) agencée autour d’un arbre creux (31) entrainé en rotation par un pignon d’entrainement (38), et un séparateur air/huile externe (4) comportant une enceinte externe (40) fixée à l’extérieur du carter et à l’intérieur de laquelle sont agencées une canalisation d’extraction d’air (41) ayant une extrémité ouverte d’entrée (43) sur laquelle est montée une coupole de séparation centrifuge (45) délimitant une veine annulaire (46) sur laquelle est interposé un filtre (47) ; où l’arbre creux traverse le carter pour être est couplé en rotation avec la coupole de séparation centrifuge et pour déboucher à l’intérieur de la canalisation d’extraction d’air afin de mettre en communication l’intérieur de l’arbre creux avec l’intérieur de la canalisation d’extraction d’air. Figure de l’abrégé : Figure 1 Boîtier d’accessoires pour une turbomachine d’aéronef, équipé de séparateurs air/huile interne et externe L’invention se rapporte à un boîtier d’accessoires pour une turbomachine d’aéronef. Elle se rapporte plus particulièrement à un boîtier d’accessoires équipé de moyens de séparation air/huile. De manière connue, une turbomachine pour la propulsion d’un aéronef comprend un boîtier d’accessoires, désigné « AGB » pour Accessory Gear Box en langue anglaise, qui intègre des engrenages, tels que des roues dentées ou pignons, qui sont entraînés en rotation par la turbomachine, généralement via un arbre de renvoi radial engrené avec un arbre tournant de la turbomachine, afin de prélever une partie de la puissance de la turbomachine pour entraîner mécaniquement des équipements, aussi appelés accessoires, comme par exemple des générateurs électriques, pompes à huile, pompes à carburant, etc. nécessaires au fonctionnement de la turbomachine ou de l’aéronef. Dans les turbomachines d’aéronef, de l’air est prélevé, généralement dans une veine d’air, pour circuler dans des labyrinthes d’air pressurisés servant à étanchéifier des ensembles tournants, tels que des turbines et des compresseurs. Cet air se charge en huile utilisée pour le refroidissement et la lubrification de paliers et engrenages de ces ensembles tournants. Aussi, il est connu d’employer des séparateurs air/huile, aussi appelés dégazeurs ou déshuileurs, afin de séparer l’huile de l’air avant l’échappement de l’air vers l’extérieur, pour des raisons avant tout écologiques et également économiques en récupérant de l’huile qui pourra être recyclé ou réinjecté dans les ensembles tournants. Un tel séparateur air/huile forme ainsi un équipement pouvant être entrainé pour une séparation centrifuge, par le boîtier d’accessoires. Il est ainsi connu, par exemple du document FR3064305, d’employer un séparateur air/huile interne, placé à l’intérieur du carter du boîtier d’accessoires, et qui comprend une cassette de séparation centrifuge agencée autour d’un arbre creux entraîné en rotation par pignon d’entrainement en engrènement avec l’un des engrenages du boîtier d’accessoires. Il est également connu, par exemple du document FR3090394, d’employer un séparateur air/huile externe, placé à l’extérieur du carter du boîtier d’accessoires, et qui comprend une canalisation d’extraction d’air qui délimite un volume annulaire dans une enceinte externe autour de la canalisation d’extraction d’air, une coupole de séparation centrifuge montée sur la canalisation d’extraction d’air et délimitant une veine annulaire en communication avec le volume annulaire et avec l’extrémité ouverte d’entrée de la canalisation d’extraction d’air, et un filtre monté sur la coupole de séparation centrifuge et interposé dans la veine annulaire. Le séparateur air/huile interne présente un encombrement réduit, mais il n’est pas adapté pour traiter des débits de mélange air/huile trop élevés, en particulier lorsqu’il faut traiter des mélanges air/huile en provenance d’une enceinte moteur. Le séparateur air/huile externe est quant à lui adapté pour traiter des débits de mélange air/huile élevés. Cependant, un tel séparateur air/huile externe nécessite une canalisation principale d’arrivée de mélange air/huile en provenance de l’enceinte moteur, mais également une canalisation secondaire d’arrivée de mélange air/huile en provenance cette fois du boîtier d’accessoires ; car le mélange air/huile présent dans le boîtier d’accessoires doit être déshuilé de la même manière que celui présent dans l’enceinte moteur. Or, cette canalisation secondaire forme une excroissance en périphérie du boîtier d’accessoires, qui possède un certain diamètre qui s’ajoute au diamètre du carter du boîtier d’accessoires, augmentant alors l’encombrement radial de ce boîtier d’accessoires. Dans des version récentes d’aéronef, le boîtier d’accessoires est positionné dans le compartiment « core » (ou compartiment central) de la turbomachine, et plus particulièrement autour du compresseur haute pression de la turbomachine, où l’espace est plus restreint que dans le compartiment « fan » (ou compartiment de soufflante). Il existe donc un besoin d’améliorer la fonction de séparation air/huile (ou fonction de déshuilage) au sein d’une turbomachine, c’est-à-dire être en capacité de traiter des débits de mélange air/huile élevés, tout en offrant un encombrement réduit, autrement dit une compacité améliorée, en particulier pour permettre une implantation du boîtier d’accessoires dans le compartiment « core » de la turbomachine, en limitant les interférences avec les lignes aérodynamiques idéales. A cette fin, l’invention propose un boîtier d’accessoires muni d’une fonction de séparation air/huile qui présente un encombrement réduit tout en pouvant traiter des débits de mélange air/huile élevés. Ainsi, l’invention propose un boîtier d’accessoires pour une turbomachine d’aéronef, comportant un carter à l’intérieur duquel est disposé un séparateur air/huile interne, et comprenant en outre un séparateur air/huile externe comportant une enceinte externe fixée à l’extérieur du carter. Ainsi, ce boîtier d’accessoires comprend deux séparateurs air/huile, un premier à l’intérieur du carter de ce boîtier d’accessoires et un second à l’extérieur du carter de ce boîtier d’accessoires ; étant noté que le boîtier d’accessoires comprend à l’intérieur de ce carter des engrenages, généralement un ou plusieurs trains d'engrenages, qui sont entraînés en rotation par un prélèvement mécanique au moyen d'un renvoi d'angle sur un arbre tournant de la turbomachine. Le séparateur air/huile interne comprend une cassette de séparation centrifuge agencée autour d’un arbre creux et un pignon d’entrainement couplé à l’arbre creux pour entrainer en rotation cet arbre creux et cette cassette de séparation centrifuge. La cassette de séparation centrifuge peut ainsi être solidaire de l’arbre creux, et le pignon d’entrainement peut être fixé autour de l’arbre creux, par exemple au moyen d’un voile de liaison. Ce pignon d’entrainement est quant à lui en engrènement avec l’un des engrenages du boîtier d’accessoires, de sorte à entraîner en rotation l’arbre creux et la cassette de séparation centrifuge. Cette cassette de séparation centrifuge est munie d’orifices d’entrée pour une entrée d’un premier mélange air/huile depuis l’intérieur du carter vers l’intérieur de ladite cassette de séparation centrifuge. Ainsi, ce séparateur air/huile interne a pour principale fonction de déshuiler l’air à l’intérieur du carter du boîtier d’accessoires. Ces orifices d’entrée peuvent être des orifices axiaux, prévus dans une paroi de la cassette de séparation centrifuge ou dans le voile de liaison. Cette cassette de séparation centrifuge est munie d’orifices de sortie pour évacuer l’huile qui est séparée dudit premier mélange air/huile et extraite radialement de la cassette de séparation centrifuge. Ces orifices de sortie sont des orifices radiaux, qui peuvent être prévus sur une paroi périphérique externe de la cassette de séparation centrifuge, pour pouvoir évacuer l’huile par l’effet de la force centrifuge. Cette cassette de séparation centrifuge est munie d’ouvertures ménagées dans l’arbre creux et en communication avec l’intérieur de la cassette de séparation centrifuge pour évacuer à l’intérieur de l’arbre creux l’air déshuilé qui est séparé dudit premier mélange air/huile. Ainsi, l’air déshuilé du premier mélange air/huile est évacué à l’intérieur de l’arbre creux. Le séparateur air/huile externe comporte une enceinte externe fixée à l’extérieur du carter. De plus, à l’intérieur de l’enceinte externe est agencée une canalisation d’extraction d’air qui délimite un volume annulaire dans l’enceinte externe autour de la canalisation d’extraction d’air. Cette canalisation d’extraction d’air présente une extrémité ouverte d’entrée et une extrémité ouverte de sortie. Le séparateur air/huile externe comporte une coupole de séparation centrifuge montée sur l’extrémité ouverte d’entrée de la canalisation d’extraction d’air et délimitant une veine annulaire en communication avec le volume annulaire et avec l’extrémité ouverte d’entrée de la canalisation d’extraction d’air. Un filtre est monté sur la coupole de séparation centrifuge et est interposé dans la veine annulaire. L’enceinte externe présente une entrée pour injecter un second mélange air/huile à l’intérieur du volume annulaire, et une sortie d’huile pour évacuer l’huile qui est séparée dudit second mélange air/huile et extraite radialement du filtre. Ainsi, le second mélange air/huile entre dans la veine annulaire de la coupole de séparation centrifuge pour passer au travers du filtre, de sorte que l’air déshuilé poursuit dans la veine annulaire pour atteindre l’intérieur de la canalisation d’extraction d’air, tandis que l’huile est évacuée radialement par l’effet de la force centrifuge, et peut être évacuée au travers de trous radiaux prévus dans la coupole de séparation centrifuge en périphérie extérieure du filtre. Le séparateur air/huile externe peut présenter une capacité de traitement supérieure à celle du séparateur air/huile interne, et ainsi il peut traiter des plus gros débits d’air huilé. Ainsi, l’entrée du second mélange air/huile peut être reliée à une enceinte moteur de la turbomachine, de sorte que le second mélange air/huile provient de cette enceinte moteur avec un débit élevé, du moins plus élevé que celui du premier mélange air/huile traité par le séparateur air/huile interne. L’entrée du second mélange air/huile peut être prévue en partie haute de l’enceinte externe, tandis que la sortie d’huile peut être prévue en partie basse de l’enceinte externe pour un écoulement gravitaire de l’huile vers cette sortie d’huile. L’enceinte externe présente une sortie d’air en communication avec l’extrémité ouverte de sortie de la canalisation d’extraction d’air pour évacuer l’air déshuilé qui est séparé dudit second mélange air/huile. L’arbre creux du séparateur air/huile interne traverse le carter pour être couplé en rotation avec la coupole de séparation centrifuge du séparateur air/huile externe, et pour déboucher à l’intérieur de la canalisation d’extraction d’air afin de mettre en communication l’intérieur de l’arbre creux avec l’intérieur de la canalisation d’extraction d’air. Ainsi, l’arbre creux du séparateur air/huile interne entraine en rotation la coupole de séparation centrifuge, de sorte qu’au final le pignon d’entrainement du séparateur air/huile interne entraine en rotation à la fois la cassette de séparation centrifuge et la coupole de séparation centrifuge. Par ailleurs, l’air déshuilé du premier mélange air/huile passe de la cassette de séparation centrifuge vers l’intérieur de l’arbre creux, puis passe de l’intérieur de l’arbre creux vers l’intérieur de canalisation d’extraction d’air, rejoignant ainsi le flux de l’air déshuilé du second mélange air/huile, et ainsi l’air déshuilé du premier mélange air/huile et l’air déshuilé du second mélange air/huile sont évacuées ensemble sur la sortie d’air de l’enceinte externe. Aussi, il n’est nul besoin de prévoir une canalisation secondaire pour envoyer le premier mélange air/huile du boîtier d’accessoires vers le séparateur air/huile externe, car ce premier mélange air/huile est traité par le séparateur air/huile interne ; contribuant ainsi à ne pas impacter négativement l’encombrement radial du boîtier d’accessoires, et donc à maintenir un niveau de compacité acceptable pour un environnement restreint, et en particulier pour une implantation du boîtier d’accessoires dans le compartiment « core » de la turbomachine. Selon une caractéristique, l’arbre creux et la coupole de séparation centrifuge ont des axes de rotation confondus. Autrement dit, l’arbre creux et la coupole de séparation centrifuge tournent autour d’un même axe et donc coaxiaux, contribuant à une transmission optimisée du couple rotatif entre l’arbre creux et la coupole de séparation centrifuge. Selon une possibilité, l’arbre creux du séparateur air/huile interne présente une terminaison d’accouplement qui s’étend à l’intérieur de l’enceinte externe du séparateur air/huile externe, et la coupole de séparation centrifuge est agencée autour de cette terminaison d’accouplement. Cette terminaison d’accouplement est ouverte pour mettre en communication l’intérieur de l’arbre creux avec l’intérieur de la canalisation d’extraction d’air. Selon une autre possibilité, la coupole de séparation centrifuge est fixée sur la terminaison d’accouplement de l’arbre creux. Selon une autre possibilité, un écrou est vissé sur la terminaison d’accouplement de l’arbre creux pour être en butée contre la coupole de séparation centrifuge. D’autres moyens de fixation sont bien entendu envisageables pour fixer la coupole de séparation centrifuge sur cette terminaison d’accouplement de l’arbre creux. Selon une possibilité, le boîtier d’accessoires comprend des engrenages disposés à l’intérieur du carter pour entrainer au moins un équipement, l’un des engrenages étant accouplé au pignon d’entrainement du séparateur air/huile interne pour entrainer en rotation à la fois l’arbre creux, la cassette de séparation centrifuge et la coupole de séparation centrifuge. L’invention se rapporte également à une turbomachine d’aéronef comprenant un boîtier d’accessoires tel que décrit ci-dessus, comme un turboréacteur, un turbopropulseur ou un turbomoteur d’aéronef (avion ou hélicoptère). L’invention concerne aussi un aéronef comprenant une telle turbomachine. [Brève description de la figure] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, d’un exemple de mise en œuvre non limitatif, faite en référence à la figure annexée dans laquelle : FIG. 1 est une vue schématique en coupe axiale d’un boîtier d’accessoires selon un exemple de réalisation. [Description détaillée d’un mode de réalisation de l’invention] En référence à la FIG. 1 , un boîtier d’accessoires 1 pour une turbomachine d’aéronef, comme un turboréacteur, un turbopropulseur ou un turbomoteur d’aéronef, comporte un carter 2 délimitant un volume 20 clos et étanche, à l’intérieur duquel est disposé un séparateur air/huile interne 3 et à l’extérieur duquel est monté un séparateur air/huile externe 4. Ce boîtier d’accessoires 1 comprend des engrenages 5, de type roue dentée ou pignon, à l’intérieur du carter 2 ; seul l’un de ces engrenages 5 étant illustré sur la FIG. 1 . Le séparateur air/huile interne 3 comprend une cassette de séparation centrifuge 30 agencée autour d’un arbre creux 31 qui est monté rotatif dans des paliers à roulement 32 autour d’un axe principal 33. Cet arbre creux 31 délimite intérieurement un canal interne 34, et l’arbre creux 31 présente une première extrémité 35 fermée et une seconde extrémité 36 ouverte. La première extrémité 35 est logée à l’intérieur du carter 2 (c’est-à-dire dans le volume 20), tandis que la second extrémité 36 est logée à l’extérieur du carter. L’arbre creux 31 présent en effet une terminaison d’accouplement 37 qui s’étend à l’extérieur du carter 2 et qui se termine par la second extrémité 36. La cassette de séparation centrifuge 30 est solidaire en rotation de l’arbre creux 31, de sorte que la cassette de séparation centrifuge 30 tourne avec l’arbre creux 31 autour de l’axe principal 33. Le séparateur air/huile interne 3 comprend un pignon d’entrainement 38 couplé à l’arbre creux 31, et plus spécifiquement relié solidairement à l’arbre creux 31 par un voile de liaison 39. Ce pignon d’entrainement 38 est en engrènement avec l’un des engrenages 5 du boîtier d’accessoires 1 pour entrainer en rotation l’arbre creux 31 et la cassette de séparation centrifuge 30. Cette cassette de séparation centrifuge 30 présente : - des orifices d’entrée pour une entrée d’un premier mélange air/huile 81 depuis l’intérieur du carter 2 vers l’intérieur de la cassette de séparation centrifuge 30 ; - des orifices de sortie pour évacuer l’huile 82 qui est séparée dudit premier mélange air/huile 81 et extraite radialement de la cassette de séparation centrifuge 30. Des ouvertures 310 ménagées dans l’arbre creux 31 sont en communication avec l’intérieur de la cassette de séparation centrifuge 30 pour évacuer à l’intérieur de l’arbre creux 31 (donc dans le canal interne 34) l’air déshuilé 83 qui est séparé du premier mélange air/huile 81. Le séparateur air/huile externe 4 comporte une enceinte externe 40 fixée sur le carter 2 et à l’extérieur de ce carter 2. Le séparateur air/huile externe 4 comporte une canalisation d’extraction d’air 41 agencée à l’intérieur de l’enceinte externe 40 et qui délimite un volume annulaire 42 dans l’enceinte externe 4 autour de la canalisation d’extraction d’air 41. Cette canalisation d’extraction d’air 41 présente une extrémité ouverte d’entrée 43 et une extrémité ouverte de sortie 44. Le séparateur air/huile externe 4 comporte une coupole de séparation centrifuge 45 montée sur l’extrémité ouverte d’entrée 43 de la canalisation d’extraction d’air 41 et délimitant une veine annulaire 46 en communication avec le volume annulaire 42 (côté entrée) et avec l’extrémité ouverte d’entrée 43 de la canalisation d’extraction d’air 41 (côté sortie). Le séparateur air/huile externe 4 comporte un filtre 47 monté sur la coupole de séparation centrifuge 45 et interposé dans la veine annulaire, et plus précisément du côté entrée. L’enceinte externe 40 présente : - une entrée 48, en partie haute, pour injecter un second mélange air/huile 91 à l’intérieur du volume annulaire 42 ; - une sortie d’huile 49 pour évacuer l’huile 92 qui est séparée du second mélange air/huile 91 et extraite radialement du filtre 47 ; et - une sortie d’air 50 en communication avec l’extrémité ouverte de sortie 44 de la canalisation d’extraction d’air 41 pour évacuer l’air déshuilé 93 qui est séparé du second mélange air/huile 91. Comme décrit précédemment, l’arbre creux 31 du séparateur air/huile interne 3 traverse le carter 2 de sorte que sa terminaison d’accouplement 37 s’étende à l’intérieur de l’enceinte externe 4 séparateur air/huile externe 4 pour être est couplée en rotation avec la coupole de séparation centrifuge 45. Ainsi, c’est l’arbre creux 31 qui entraine en rotation la coupole de séparation centrifuge 45. L’arbre creux 31 et la coupole de séparation centrifuge 45 ont des axes de rotation confondus, à savoir confondus avec l’axe principal 33. La coupole de séparation centrifuge 45 peut être fixée sur la terminaison d’accouplement 37 de l’arbre creux 31, par exemple au moyen d’un écrou 51 vissé sur la terminaison d’accouplement 37 de l’arbre creux 31 pour être en butée contre la coupole de séparation centrifuge 45. De plus, l’arbre creux 31 débouche à l’intérieur de la canalisation d’extraction d’air 41, de sorte que sa second extrémité 36 soit logée à l’intérieur de cette canalisation d’extraction d’air 41, afin de mettre en communication l’intérieur de l’arbre creux 31 avec l’intérieur de la canalisation d’extraction d’air 41. Ainsi, le flux de l’air déshuilé 83 (séparé du premier mélange air/huile 81) rejoint le flux de l’air déshuilé 93 (séparé du second mélange air/huile 91), et ces deux flux sont évacués à la sortie d’air 50. Boîtier d’accessoires (1) pour une turbomachine d’aéronef, comportant un carter (2) à l’intérieur duquel est disposé un séparateur air/huile interne (3) comprenant une cassette de séparation centrifuge (30) agencée autour d’un arbre creux (31) et un pignon d’entrainement (38) couplé à l’arbre creux (31) pour entrainer en rotation ledit arbre creux (31) et ladite cassette de séparation centrifuge (30), ladite cassette de séparation centrifuge (30) étant munie d’orifices d’entrée pour une entrée d’un premier mélange air/huile (81) depuis l’intérieur du carter (2) vers l’intérieur de ladite cassette de séparation centrifuge (30), des orifices de sortie pour évacuer l’huile (82) qui est séparée dudit premier mélange air/huile (81) et extraite radialement de la cassette de séparation centrifuge (30), et des ouvertures (310) ménagées dans l’arbre creux (31) et en communication avec l’intérieur de la cassette de séparation centrifuge (30) pour évacuer à l’intérieur dudit arbre creux (31) l’air déshuilé (83) qui est séparé dudit premier mélange air/huile (81) ; ledit boîtier d’accessoires (1) comprenant en outre un séparateur air/huile externe (4) comportant une enceinte externe (40) fixée à l’extérieur du carter (2) et à l’intérieur de laquelle est agencée une canalisation d’extraction d’air (41) qui délimite un volume annulaire (42) dans l’enceinte externe (40) autour de ladite canalisation d’extraction d’air (41) et qui présente une extrémité ouverte d’entrée (43) et une extrémité ouverte de sortie (44), une coupole de séparation centrifuge (45) montée sur l’extrémité ouverte d’entrée (43) de la canalisation d’extraction d’air (41) et délimitant une veine annulaire (46) en communication avec le volume annulaire (42) et avec l’extrémité ouverte d’entrée (43) de la canalisation d’extraction d’air (41), un filtre (47) monté sur la coupole de séparation centrifuge (45) et interposé dans la veine annulaire (46), l’enceinte externe (40) présentant une entrée (48) pour injecter un second mélange air/huile (91) à l’intérieur du volume annulaire (42), une sortie d’huile (49) pour évacuer l’huile (92) qui est séparée dudit second mélange air/huile (91) et extraite radialement du filtre (47), et une sortie d’air (50) en communication avec l’extrémité ouverte de sortie (44) de la canalisation d’extraction d’air (41) pour évacuer l’air déshuilé (923) qui est séparé dudit second mélange air/huile (91) ; dans lequel l’arbre creux (31) du séparateur air/huile interne (3) traverse le carter (2) pour être est couplé en rotation avec la coupole de séparation centrifuge (45) du séparateur air/huile externe (4), et pour déboucher à l’intérieur de la canalisation d’extraction d’air (41) afin de mettre en communication l’intérieur de l’arbre creux (31) avec l’intérieur de la canalisation d’extraction d’air (41). Boîtier d’accessoires (1) selon la revendication 1, dans lequel l’arbre creux (31) et la coupole de séparation centrifuge (45) ont des axes de rotation confondus. Boîtier d’accessoires (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’arbre creux (31) du séparateur air/huile interne (3) présente une terminaison d’accouplement (37) qui s’étend à l’intérieur de l’enceinte externe (40) du séparateur air/huile externe (4), et la coupole de séparation centrifuge (45) est agencée autour de cette terminaison d’accouplement (37). Boîtier d’accessoires (1) selon la revendication 3, dans lequel la coupole de séparation centrifuge (45) est fixée sur la terminaison d’accouplement (37) de l’arbre creux (31). Boîtier d’accessoires (1) selon la revendication 4, dans lequel un écrou (51) est vissé sur la terminaison d’accouplement (37) de l’arbre creux (31) pour être en butée contre la coupole de séparation centrifuge (45). Boîtier d’accessoires (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant des engrenages (5) disposés à l’intérieur du carter (2) pour entrainer au moins un équipement, l’un des engrenages (5) étant accouplé au pignon d’entrainement (38) du séparateur air/huile interne (3) pour entrainer en rotation à la fois l’arbre creux (31), la cassette de séparation centrifuge (30) et la coupole de séparation centrifuge (45). Turbomachine d’aéronef comprenant un boîtier d’accessoires (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Aéronef comprenant une turbomachine selon la revendication précédente.