Brevet FR3163695A1 — publié le 20251226

Dispositif de rétention temporaire d’un liquide à l’extrémité d’un tube L’invention concerne un ensemble (2) comprenant : une portion de tube (9), terminée à une extrémité (10) par un bord (11) qui délimite une ouverture (12), et un clapet (15) à paroi d’obturation (16) mobile entre une position fermée, dans laquelle la paroi d’obturation est en appui contre le bord et obture au moins la partie basse de l’ouverture, et une position ouverte dans laquelle la paroi d’obturation est éloignée du bord et laisse libre l’ouverture. La paroi d’obturation est préférentiellement pivotante et fixée à la portion de tube par au moins une charnière (17), avec un moyen de rappel (21) qui la ramène automatiquement en position fermée. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 3 Dispositif de rétention temporaire d’un liquide à l’extrémité d’un tube DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION La présente invention concerne un dispositif de rétention temporaire d’un liquide susceptible de ruisseler à l’extrémité d’un tube. Plus spécifiquement, l’invention concerne un dispositif à clapet d’obturation fixé à l’extrémité d’un tube, qui est ouvert lorsqu’un fluide s’échappe du tube avec une pression suffisante et fermé en absence de pression. En position fermée, ce clapet sert de réservoir temporaire pour le liquide et l’empêche de ruisseler à l’extrémité du tube. Avantageusement, il peut s’agir d’un dispositif de rétention d’huile ruisselante, placé à l’extrémité d’un tube par lequel s’échappe de l’air huilé. Plus spécifiquement, l’invention peut concerner un dispositif à clapet d’obturation, fixé à l’extrémité d’un tube d’éjection d’air huilé débouchant dans la veine secondaire d’une turbomachine, et destiné à retenir temporairement l’huile s’écoulant de ce tube à l’arrêt de la turbomachine. L’invention trouve des applications dans le domaine des turbomachines d’aéronef. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Dans les turbomachines d’aéronef, il est habituel de dépressuriser les enceintes dans lesquelles se trouvent les paliers et autres dispositifs lubrifiés pour éviter que l’huile ne s’en échappe. Pour cela, on aspire une partie de l’air de ces enceintes et on l’envoie vers un déshuileur chargé de séparer l’air de l’huile qu’il contient, afin de récupérer l’huile et la renvoyer dans le circuit de lubrification. L’air sortant du déshuileur est classiquement rejeté dans la partie aval de la veine secondaire de la turbomachine, via un tube d’éjection débouchant en amont de la tuyère. Cet air se mélange alors au flux d’air circulant dans la veine secondaire. Comme le rendement du déshuileur n’est pas parfait, l’air sortant du déshuileur contient encore une faible quantité d’huile qui est envoyée via le tube d’éjection dans la veine secondaire de la turbomachine. Ceci ne pose aucun problème tant que la turbomachine est en fonctionnement. En effet, cette huile est alors emportée sous forme de gouttelettes en suspension par le flux d’air rapide qui circule dans la veine secondaire et conduite à l’échappement. Cependant, lorsque la turbomachine s’arrête, les flux d’air du tube d’éjection et de la veine secondaire stoppent. L’huile encore présente sur les parois du tube d’éjection se met à couler le long des parois et jusqu’à l’extrémité du tube d’où elle ruisselle sous la forme de gouttelettes liquides. Comme il n’y a plus de flux gazeux dans la veine secondaire pour les emporter, ces gouttelettes tombent par gravité sous l’extrémité du tube d’éjection. Si une pièce chaude de la turbomachine, comme le mélangeur (en anglais « mixer ») ou le cône d’échappement par exemple, se trouve sous cette extrémité, des fumerolles importantes sont générées lorsque les gouttelettes d’huile entrent en contact avec cette pièce qui reste chaude longtemps après l’arrêt de la turbomachine. Bien que n’engendrant aucun risque sécuritaire, ces fumerolles ne sont pas acceptables, car elles sont très mal perçues par les constructeurs aéronautiques et par les membres d’équipage et les passagers des aéronefs. Elles doivent donc absolument être évitées. L’invention a pour but de résoudre ce problème, en proposant un dispositif de rétention d’huile qui peut être utilisé pour stocker temporairement l’huile s’écoulant du tube d’éjection à l’arrêt de la turbomachine, évitant ainsi la formation de fumerolles. Pour cela, un premier aspect de l’invention enseigne un ensemble comprenant : une portion de tube, terminée à une extrémité par un bord qui délimite une ouverture, et un clapet à paroi d’obturation mobile entre une position fermée, dans laquelle la paroi d’obturation est en appui contre le bord et obture au moins la partie basse de l’ouverture, et une position ouverte dans laquelle la paroi d’obturation est éloignée du bord et laisse libre l’ouverture. Ce clapet à paroi d’obturation mobile forme ainsi un dispositif de rétention temporaire pour le liquide s’écoulant du tube. Lorsque le clapet est en position ouverte, le flux de gaz peut librement s’échapper de la portion de tube. L’écoulement n’est donc pas gêné par la présence du clapet. Le clapet est en position ouverte lorsque la turbomachine est en fonctionnement. L’air huilé peut alors s’échapper de la portion de tube et se mélanger au flux d’air de la veine secondaire. Les gouttelettes d’huile en suspension dans l’air huilée sont ainsi emportées vers l’aval par le flux d’air de la veine secondaire. Lorsque la turbomachine s’arrête, le clapet passe en position fermée. La paroi d’obturation vient en appui contre le bord de la portion de tube et obture la partie basse de l’extrémité du tube. Elle forme ainsi un barrage qui s’oppose à la sortie de l’huile ayant ruisselée des parois. Cette huile vient s’accumuler contre la paroi d’obturation qui forme avec la paroi du tube un réceptacle de stockage du liquide. Le clapet permet avantageusement de retenir et de stocker temporairement le liquide à l’extrémité de la portion de tube. La formation de fumerolles est ainsi évitée. Lorsque la turbomachine est remise en route, les flux d’air sont rétablis dans le tube d’éjection et la veine secondaire. Le clapet repasse en position ouverte. L’huile liquide qu’il retenait temporairement est alors libérée. Cette huile est éjectée hors du tube par le flux d’air huilé sortant du tube d’éjection et soufflée vers l’aval par le flux d’air de la veine secondaire. Avantageusement, le passage en position ouverte du clapet peut être légèrement retardé par rapport à la remise en route de la turbomachine. On s’assure ainsi que le débit des flux dans le tube d’éjection et dans la veine secondaire est suffisant pour emporter de manière satisfaisante la totalité de l’huile liquide qui était stockée contre la paroi d’obturation, lorsqu’elle est libérée à l’ouverture du dispositif de rétention. Avantageusement, en position fermée, la paroi d’obturation obture de préférence entre 1/3 et 2/3 de l’ouverture et préférentiellement environ la moitié de l’ouverture. Ainsi, même en position fermée du clapet, la paroi d’obturation n’obture pas entièrement l’ouverture de la portion de tube, seule la partie basse étant fermée. Ceci permet de garantir une section minimale d’ouverture même en cas de panne ou de dysfonctionnement du clapet. Le flux gazeux peut ainsi s’échapper du tube d’éjection, même si le clapet ne s’est pas ouvert au démarrage de la turbomachine, ce qui améliore la sécurité de l’ensemble. Avantageusement, l’ensemble peut comporter en outre un joint d’étanchéité qui est intercalé entre la paroi d’obturation et le bord de la portion de tube lorsque la paroi d’obturation est en position fermée. Un tel joint limite les risques de fuite de liquide entre le bord du tube et la paroi d’obturation. Avantageusement, ce joint d’étanchéité peut être un joint curviligne fixé le long du bord de la portion de tube ou en périphérie de la paroi d’obturation. Il s’agit préférentiellement d’un joint de type cordon, par exemple tubulaire ou plat, qui suit le bord du tube, au moins dans sa partie basse, ou le pourtour de la paroi d’obturation. Un tel joint limite efficacement les risques de fuite, tout en ne représentant qu’une faible augmentation de poids. Avantageusement, la paroi d’obturation peut être pivotante autour d’un axe de pivotement et fixée à la portion de tube par au moins une charnière. Une telle configuration permet de réaliser le clapet de manière simple et fiable, sans perturbation du flux qui s’échappe du tube d’éjection en position ouverte et tout en minimisant la perturbation de l’écoulement d’air dans la veine secondaire. Avantageusement, pour réduire encore les pertes de charge dans la veine secondaire, la paroi d’obturation présente de préférence une forme correspondant à celle de la partie basse de l’extrémité du tube. Avantageusement, l’ensemble peut comprendre en outre un moyen de rappel qui ramène automatiquement la paroi d’obturation en position fermée. Le clapet peut ainsi être automatiquement fermé dès que la turbomachine s’arrête, la paroi d’obturation étant alors immédiatement en place pour s’opposer aux écoulements d’huile problématiques. Avantageusement, ce moyen de rappel peut être un ressort de torsion, centré sur l’axe de pivotement de la paroi d’obturation, avec une première branche en appui contre la paroi d’obturation et une deuxième branche en appui contre la portion de tube. Un tel moyen de rappel est très simple, fiable, peu coûteux, léger et peu encombrant. En outre, il permet de coupler automatiquement et très simplement l’ouverture et la fermeture du clapet avec le dédit d’air huilé sortant du tube d’éjection et ainsi avec le fonctionnement ou l’arrêt de la turbomachine. En effet, lorsque la turbomachine fonctionne, le débit de l’air huilé qui circule dans la portion de tube est important. La pression de cet air est suffisante pour vaincre la force du ressort qui s’exerce via sa première branche contre la paroi d’obturation. La paroi d’obturation est donc automatiquement poussée en position ouverte par le flux d’air huilé s’échappant de la portion de tube. Lorsque la turbomachine s’arrête, le flux d’air huilé stoppe dans la portion de tube et la paroi d’obturation est automatiquement ramenée en position fermée par le ressort, empêchant ainsi tout ruissellement d’huile et toute formation de fumerolles. Avantageusement, ce ressort peut être calibré pour que le clapet s’ouvre avec un léger retard par rapport la mise en route de la turbomachine. On peut ainsi s’assurer que les flux d’air dans la portion de tube et dans la veine secondaire sont suffisants, au moment où la paroi d’obturation pivote, pour souffler efficacement l’éventuelle quantité de liquide libérée. Alternativement, l’ensemble peut comporter un actionneur électrique qui commande le passage en position ouverte ou en position fermée de la paroi d’obturation. Avantageusement, l’ensemble peut comporter en outre un câble qui relie la paroi d’obturation au moyen de rappel ou à l’actionneur électrique. Ce câble permet de transmettre à la paroi d’obturation l’effort exercé par l’actionneur électrique ou le moyen de rappel. Il est ainsi possible d’éloigner ces dispositifs de la paroi d’obturation et de les placer dans un endroit moins encombré ou moins gênant pour la circulation du flux d’air, par exemple en dehors de la veine secondaire. Ce câble peut également permettre d’utiliser un ressort de traction comme moyen de rappel. Avantageusement, la portion de tube peut être une portion d’un tube d’éjection d’air huilé d’une turbomachine. L’ensemble permet alors de résoudre le problème des fumeroles évoqué ci-dessus. Un deuxième aspect de l’invention concerne une turbomachine comprenant un ensemble tel que décrit précédemment. L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention. FIG. 1 est une vue schématique en coupe d’un exemple de tube d’éjection d’air huilé de turbomachine illustrant le problème technique à résoudre. FIG. 2 et FIG. 3 sont des vues schématiques en coupe d’un exemple d’ensemble selon l’invention, dont le clapet est respectivement en position ouverte et en position fermée. FIG. 4 et FIG. 5 sont des vues schématiques en perspective, illustrant l’extrémité du tube et la paroi d’obturation respectivement en position fermée et en position ouverte. FIG. 6 est une vue schématique en perspective, illustrant l’extrémité du tube et la paroi d’obturation en position partiellement ouverte, le mouvement de la paroi d’obturation étant commandé via un câble. DESCRIPTION DETAILLEE Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. Dans la présente demande, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens d'écoulement normal des gaz (de l'amont vers l'aval) à travers une turbomachine. On appelle « axe de la turbomachine », l'axe de longitudinal de la turbomachine correspondant à l’axe de rotation du rotor de cette turbomachine. Une direction radiale est une direction perpendiculaire à l'axe de la turbomachine coupant cet axe. Sauf précision contraire, les adjectifs « interne » et « externe » sont utilisés dans la présente demande en référence à une direction radiale de sorte que la partie interne d'un élément est, suivant une direction radiale, plus proche de l'axe de la turbomachine que la partie externe du même élément. Les termes « haut », « bas », « inférieur » et « supérieur » sont définis en fonction de l’orientation normale de la turbomachine lorsqu’elle est installée dans un aéronef volant horizontalement et à l’endroit. Cette orientation correspond à celle représentée sur les figures. Sur la FIG. 1 , on a représenté schématiquement une portion de turbomachine 1 dans laquelle un ensemble 2 selon l’invention pourrait avantageusement être installé. Il s’agit par exemple d’un turboréacteur double flux. La portion de turbomachine 1 représentée comprend une paroi externe 3 (« outer fan duct » ou OFD en anglais) et une paroi interne 4 (« inner fan duct » ou IFD en anglais) sensiblement cylindriques qui s'étendent l'une à l'intérieur de l'autre. Elles délimitent entre elles un espace annulaire d'écoulement d'air constituant la veine secondaire 5 (également appelée conduite de soufflante ou « fan duct » en anglais), qui s’étend de la soufflante à la tuyère d'échappement 6 et dans laquelle circule une partie de l’air aspiré par la soufflante. L'autre partie de l'air aspiré par la soufflante circule dans la veine primaire (non représentée) avant d’être également envoyée dans la tuyère d’échappement 6. Un mélangeur 7, disposé à l’entrée de la tuyère d’échappement 6, est conformé pour assurer le mélange autour d’un cône d'échappement des gaz sortant de la veine primaire avec le flux d'air sortant de la veine secondaire 5. Comme les gaz sortant de la veine primaire ont préalablement traversé une chambre de combustion, ils sont très chauds. Leur contact confère au mélangeur 7 et au cône d’échappement une température supérieure à 250°C, qui reste élevée longtemps après l’arrêt de la turbomachine 1. De façon classique, un tube 8 d’éjection de l’air sortant du déshuileur se termine dans la partie aval de la veine secondaire 5 par une portion de tube 9. L’extrémité 10 de cette portion de tube 9 finit par un bord 11 qui délimite une ouverture 12 débouchant en amont de la tuyère 6. Comme l’air sortant de ce tube 8 contient encore une faible proportion d’huile, il est appelé air huilé. Lorsque la turbomachine 1 est en fonctionnement, de l’air huilé sort à grande vitesse de la portion de tube 9, puis est rapidement entrainé dans la tuyère 6 par le flux d’air issu de la veine secondaire 5. Les gouttelettes d’huile qu’il contient restent alors en suspension dans ce flux et sont entraînées vers l’aval sans ruisseler à l’extrémité 10 de la portion de tube 9. Lorsque la turbomachine 1 s’arrête, il n’y a plus de flux d’air huilé dans le tube 8, ni de flux d’air dans la veine secondaire 5. La couche d’huile qui tapissait l’intérieur du tube 8 descend par gravité et se met à couler dans la portion de tube 9 jusqu’à son extrémité 10. Un liquide 13 formé de gouttelettes d’huile 14 se met alors à ruisseler à travers l’ouverture 12 et tombe par gravité sur les pièces situées en dessous, à savoir sur l’exemple représenté le mélangeur 7 qui est encore très chaud. Des fumerolles sont alors générées. Des exemples d’ensemble 2 selon l’invention, permettant d’éviter cette situation, ont été représentés sur les figures 2 à 6. En plus de la portion de tube 9, cet ensemble 2 comprend un clapet 15 situé à l’extrémité 10 de la portion de tube 9. Ce clapet comporte une paroi d’obturation 16, qui est pivotante et fixée à la partie inférieure de l’extrémité 10 de la portion de tube 9 au moyen d’une charnière 17. Cette paroi d’obturation 16 est ainsi mobile entre une position fermée, représentée sur les figures 3 et 4, dans laquelle elle est en appui contre le bord 11 de la portion de tube 9 et obture la partie basse de l’ouverture 12, et une position ouverte, représentée sur les figures 2 et 5, dans laquelle, après avoir pivoté vers le bas, elle est écartée du bord 11 et laisse libre l’ouverture 12. Comme on peut le voir sur les agrandissements des figures 4 et 5, cette paroi d’obturation 16 présente de préférence une forme qui correspond sensiblement à la partie inférieure de l’extrémité 10 de la portion de tube 9, à savoir une forme de demi-ovale sur l’exemple représenté. Ainsi, lorsque le clapet 15 est en position fermée, la paroi d’obturation 16 ne dépasse quasiment pas de la portion de tube 9. En outre, la hauteur de la paroi d’obturation 16 est préférentiellement inférieure à celle de l’ouverture 12, de manière à ne pas la recouvrir complètement lorsque la paroi d’obturation 16 se trouve en position fermée et à laisser la partie supérieure de l’ouverture 12 libre pour des raisons de sécurité. Sur l’exemple représenté, la paroi d’obturation 16 obture ainsi un peu plus de la moitié de l’ouverture 12. Afin d’améliorer l’étanchéité du clapet 15 lorsque celui-ci est en position fermée, un joint d’étanchéité 18 est préférentiellement intercalé entre la paroi d’obturation 16 et le bord 11 de la portion de tube 9. Un tel joint 18 permet avantageusement d’empêcher les fuites, notamment au niveau de la charnière 17, lorsque du liquide 13 s’accumule contre la paroi d’obturation 16 à l’arrêt de la turbomachine 1. Comme représenté, le joint d’étanchéité 18 peut être un joint curviligne 19, fixé sur le pourtour de la face 20 de la paroi d’obturation 16 qui est destinée à se retrouver en appui contre le bord 11. Alternativement, ce joint curviligne 19 peut être fixé au bord 11 de la portion de tube 9. L’ensemble 2 peut comprendre en outre un moyen de rappel 21, qui ramène automatiquement la paroi d’obturation 16 en position fermée. Sur l’exemple des figures 2 et 3, il s’agit d’un ressort de torsion 22, centré sur l’axe de pivotement P de la paroi d’obturation 16. Ce ressort de torsion 22, comporte une première branche 23 en appui contre la paroi d’obturation 16 et une deuxième branche 24 en appui contre la portion de tube 9 au niveau de la partie inférieure de son extrémité 10. Il exerce ainsi une force sur la paroi d’obturation 16 qui la ramène automatiquement en position fermée en l’absence de force contraire. Tout autre moyen de rappel équivalent peut être utilisé à la place du ressort de torsion 22. Un ressort de traction peut notamment être utilisé. Dans ce cas, le ressort de traction est par exemple disposé sur le dessus de la portion de tube 9 et relié à la paroi d’obturation 16 par un câble 25 de liaison. Alternativement, le moyen de rappel 21 peut être remplacé par un actionneur, notamment un vérin électrique, dont les mouvements sont transmis à la paroi d’obturation par un câble 25 de liaison. Un tel câble 25 de liaison est représenté sur la FIG. 6 . Une ou plusieurs poulies 26 peuvent également être prévues pour faciliter et sécuriser les mouvements du câble 25. Le fonctionnement automatique de l’ensemble 2 découle des moyens décrits ci-dessus. Comme représenté sur la FIG. 2 , lorsqu’un flux d’air huilé (symbolisé par les flèches 27) circule dans la portion de tube 9, il appuie contre la face 20 de la paroi d’obturation 16 et s’oppose à la force de rappel du ressort de torsion 22. Si la pression du flux d’air est supérieure à cette force de rappel, il fait pivoter la paroi d’obturation 16 vers le bas. Le clapet 15 se retrouve alors en position ouverte et l’ouverture 12 est entièrement libre. Le flux d’air huilé peut traverser librement toute la section de l’ouverture 12. Il emporte avec lui à la fois l’huile présente dans l’air huilé sous forme de gouttelettes en suspension, mais également l’huile sous forme liquide 13 potentiellement retenue contre la paroi d’obturation 16 avant l’ouverture du clapet 15. Comme représenté sur la FIG. 3 , lorsque le flux d’air huilé cesse dans la portion de tube 9, à l’arrêt de la turbomachine 1 notamment, la force qui appuyait contre la face 20 de la paroi d’obturation 16 et s’opposait à la force de rappel du ressort de torsion 22 disparait. La force de rappel du ressort 22 fait alors automatiquement pivoter la paroi d’obturation 16 vers le haut et le clapet 15 passe en position fermée. La paroi d’obturation 16 obture la partie inférieure de l’ouverture 12 et forme avec la paroi de la portion de tube 9 un réceptacle de stockage temporaire 28 dans lequel l’huile sous forme liquide 13 peut s’accumuler sans ruisseler hors de la portion de tube 9. Ensemble (2) comprenant une portion de tube (9) terminée à une extrémité (10) par un bord (11) qui délimite une ouverture (12), ensemble (2) caractérisé en ce qu’il comprend en outre un clapet (15) à paroi d’obturation (16) mobile entre une position fermée, dans laquelle la paroi d’obturation (16) est en appui contre le bord (11) et obture au moins la partie basse de l’ouverture (12), et une position ouverte dans laquelle la paroi d’obturation (16) est éloignée du bord (11) et laisse libre l’ouverture (12). Ensemble (2) selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’en position fermée, la paroi d’obturation (16) obture entre 1/3 et 2/3 de l’ouverture (12) et préférentiellement environ la moitié de l’ouverture (12). Ensemble (2) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte en outre un joint d’étanchéité (18) qui est intercalé entre la paroi d’obturation (16) et le bord (11) de la portion de tube lorsque la paroi d’obturation (16) est en position fermée. Ensemble (2) selon la revendication 3 caractérisé en ce que le joint d’étanchéité (18) est un joint curviligne (19) fixé le long du bord (11) de la portion de tube (9) ou en périphérie de la paroi d’obturation (16). Ensemble (2) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que la paroi d’obturation (16) est pivotante autour d’un axe de pivotement (P) et fixée à la portion de tube (9) par au moins une charnière (17). Ensemble (2) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comprend en outre un moyen de rappel (21) qui ramène automatiquement la paroi d’obturation (16) en position fermée. Ensemble (2) selon les revendications 5 et 6 caractérisé en ce que le moyen de rappel (21) est un ressort de torsion (22) centré sur l’axe de pivotement (P) de la paroi d’obturation (16), avec une première branche (23) en appui contre la paroi d’obturation (16) et une deuxième branche (24) en appui contre la portion de tube (9). Ensemble (2) selon la 6 caractérisé en ce qu’il comporte en outre un câble (25) qui relie la paroi d’obturation (16) au moyen de rappel (21). Ensemble (2) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que la portion de tube (9) est une portion d’un tube d’éjection d’air huilé d’une turbomachine (1). Turbomachine (1) comprenant un ensemble (2) selon l’une des revendications précédentes.