INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans le mode de réalisation illustré, la pompe d’alimentation 2004’ pompe de l’huile du réservoir d’huile principal 2002’ selon deux directions différentes, avec une partie de l’huile passant par l’agencement parallèle des échangeurs de chaleur 2020, 1007 décrits ci-dessus, et le reste allant à la place par l’intermédiaire d’une conduite de contournement 2005, manquant ainsi les échangeurs de chaleur 2020, 1007 (on aura à l’esprit qu’un ou plusieurs échangeurs de chaleur supplémentaires ou alternatifs non représentés peuvent être présents dans cet agencement d’échange de chaleur – par exemple un échangeur de chaleur carburant-huile d’IDG 1005 tel que décrit ci-dessus). L’huile passant à travers la conduite de contournement 2005 est donc plus chaude que l’huile passant à travers l’agencement parallèle d’échange de chaleur 2020, 1007 car elle n’a pas eu l’opportunité de perdre de la chaleur vers le carburant et/ou vers l’air. Une soupape 2005a peut être fournie pour contrôler directement l’écoulement de contournement dans certaines mises en œuvre. La soupape 2005a peut être contrôlée activement, conjointement avec la soupape 2016’ qui est exploitable pour diviser l’écoulement d’huile entre l’échangeur de chaleur carburant-huile principal 1007 et le premier échangeur de chaleur air-huile 2020, en fonction de règles de contrôle et de sortie d’un ou plusieurs capteurs de température, par exemple. Alternativement, la soupape 2005a peut être une soupape passive (par exemple, une soupape thermostatique). Dans d’autres mises en œuvre, une soupape séparée 2005a peut ne pas être fournie, et à la place la soupape 2016’ peut être une soupape plus complexe qui divise l’écoulement d’huile entre des échangeurs de chaleur 1007, 2020 et le contournement 2005. Par exemple, une seule soupape qui contrôle la division entre les trois voies (deux échangeurs de chaleur parallèles, et une voie de contournement) peut présenter un pourcentage fixe d’ouverture différent d’un orifice permettant à l’écoulement d’huile de traverser la conduite de contournement 2005 pour chaque division donnée entre le premier échangeur de chaleur air-huile 2020 et l’échangeur de chaleur carburant-huile principal 1007. Le fait d’avoir deux soupapes pouvant être contrôlées séparément 2005a, 2016’ peut cependant fournir plus de flexibilité.
Une soupape 2005a exploitable pour faire varier la proportion de l’écoulement de carburant dirigé le long de la conduite de contournement 2005 par rapport à la proportion de l’écoulement de carburant qui se déroule dans le ou les échangeurs de chaleur 1007, 2020 peut donc être fournie dans diverses mises en œuvre pour contrôler le refroidissement. Dans certaines mises en œuvre, une soupape unidirectionnelle peut en outre être fournie où la conduite de contournement rejoint l’écoulement d’huile aux engrenages 28, 32, 38, pour empêcher un reflux. Comme l’écoulement de contournement peut généralement être à une pression plus élevée que l’écoulement qui a traversé les échangeurs de chaleur 2020, 1007, la soupape unidirectionnelle peut servir à empêcher à l’écoulement contourné de se déplacer de manière erronée le long des conduites et d’atteindre involontairement les paliers lisses 44.
Le système de lubrification à remise en circulation 2000a’ est généralement similaire au second système à boucle fermée 2000’ montré sur la , mais comprend en outre une pompe de récupération d’engrenage annulaire 38a agencée pour pomper l’huile usagée à l’écart de la couronne dentée 38 du réducteur 30, et un second réservoir d’huile (auxiliaire) 2008b’ agencé pour recevoir l’huile recueillie à partir de la couronne dentée 38 par la pompe de récupération d’engrenage annulaire 38a. L’huile du second réservoir d’huile (auxiliaire) 2008b’ est envoyée pour rentrer directement dans les paliers lisses 44, contournant les échangeurs de chaleur 1005, 1007 et le réservoir principal 2002’. Le second réservoir d’huile 2008b’ est donc agencé pour fournir de l’huile aux paliers lisses uniquement.
Le carter 2008a’ collecte l’huile des autres composants du réducteur 30, et agit comme le carter 2008’ de l’exemple montré sur la . À partir de ce carter 2008a’, une partie de l’huile est renvoyée au réservoir d’huile principal 2002’, mais le reste de l’huile est envoyé pour rentrer directement dans les paliers lisses 44, contournant les échangeurs de chaleur 1005, 1007 et le réservoir principal 2002’, dans la mise en œuvre illustrée. Une pompe dédiée 2011’ peut être fournie pour pomper de l’huile du carter 2008a’ aux paliers lisses 44. Dans des mises en œuvre alternatives, la pompe 38a peut être située différemment, et peut être alimentée à partir de la couronne dentée 38 et/ou du carter 2008a’, de sorte à renvoyer de l’huile à la fois de la couronne dentée 38 et du carter 2008a’ aux paliers lisses 44.
Dans encore d’autres mises en œuvre, la totalité de l’huile dans le carter 2008a’ peut être renvoyée vers le réservoir principal 2002’.
Le réservoir principal 2002’, ainsi que le carter 2008a’ (indirectement par l’intermédiaire de sa liaison au réservoir principal 2002’), fournit donc de l’huile à la fois aux engrenages de réducteur 28, 32, 38 et aux paliers lisses de réducteur 44, alors que le réservoir auxiliaire 2008b’ fournit de l’huile aux paliers lisses de réducteur 44 uniquement.
Toute l’huile non refroidie du réservoir principal 2002’ – i.e. l’huile qui passe à travers la conduite de contournement 2005 au lieu de l’agencement d’échange thermique et est donc plus chaude - est envoyée aux engrenages 28, 32, 38, mélangée à un pourcentage de l’huile refroidie. Le pourcentage de l’huile refroidie envoyée aux engrenages 28, 32, 38 peut être contrôlable, facultativement automatiquement en fonction d’une boucle de rétroaction de température à l’aide de données de capteur provenant d’un ou plusieurs capteurs de température. Une ou plusieurs soupapes et/ou pompes supplémentaires peuvent être prévues pour faciliter ce contrôle. En général, aucune partie de l’huile non refroidie provenant du réservoir principal 2002’ ne passe vers les paliers lisses de réducteur de puissance 44 dans les mises en œuvre qui sont décrites, au moins pas aux conditions de croisière. À la place, un pourcentage de l’huile refroidie, ainsi qu’une partie de l’huile du carter 2008a’ et une partie du réservoir d’huile auxiliaire 2008b’, est envoyé aux paliers lisses 44 dans la mise en œuvre illustrée. Dans des mises en œuvre alternatives, uniquement l’huile refroidie provenant des agencements d’échange thermique parallèles peut être envoyée aux paliers lisses 44, et toute l’huile du carter 2008a’ et du réservoir d’huile auxiliaire 2008b’ peut être renvoyée vers le réservoir principal au lieu d’être remise en circulation autour du réducteur 30.
La seconde boucle fermée 2000a’ est donc agencée pour fournir une huile plus froide aux paliers lisses 44 qu’aux engrenages 28, 32, 38. Cela peut permettre un refroidissement plus efficace globalement, en refroidissant une plus petite quantité d’huile à la température souhaitée la plus basse et à l’aide de l’huile plus chaude où celle-ci est suffisante pour le ou les objectifs/composants prévus, comme abordé précédemment.
Dans divers mises en œuvre, des caractéristiques supplémentaires et des ramifications dans le système d’huile peuvent être présentes. Par exemple, la conduite d’alimentation en huile 2007 aux engrenages 28, 32, 38 du réducteur principal de puissance 30 peut se ramifier et alimenter également en huile un réducteur accessoire (AGB) et/ou à un ou plusieurs paliers d’arbre 33. Un réservoir d’huile auxiliaire, ou carter, supplémentaire 2008c’, peut collecter de l’huile sortant de ces composants de moteur, et une pompe supplémentaire 2012’ qui peut être une pompe de récupération, peut envoyer cette huile utilisée au réservoir d’huile principal 2002’. En outre ou alternativement, une partie de l’huile provenant du réservoir principal 2002’ – facultativement de l’huile non refroidie avant qu’elle atteigne l’agencement d’échange de chaleur ou la conduite de contournement 2005 – peut être retirée pour refroidir un ou plusieurs autres composants de moteur, par exemple, un dispositif d’amortissement de vibrations pour un arbre. Dans de telles mises en œuvre, le refroidissement de réducteur accessoire, le refroidissement de palier d’arbre, et/ou le refroidissement de dispositif d’amortissement de vibrations peuvent entraîner les températures d’huile les plus chaudes – par exemple, la température de l’huile à la sortie du refroidissement de réducteur accessoire et/ou le dispositif d’amortissement de vibrations peut être d’environ 180 °C ou plus, alors que l’huile sortant du réducteur de puissance 30 peut être à environ 130 °C.
Après mélange dans le réservoir principal 2002’, l’huile non refroidie provenant du réservoir principal 2002’ peut avoir une température d’environ 140 °C. À ce titre, l’huile sortant du réducteur principal 30/remise en circulation autour du réducteur principal 30 sans revenir au réservoir principal 2002’ peut être plus froide (par exemple, d’environ 10 °C) que l’huile quittant le réservoir principal 2002’. L’huile passant à travers les échangeurs de chaleur peut avoir sa température qui chute à environ 80 °C.
Pour fournir de l’huile aux paliers lisses de réducteur 44, une partie de cette huile refroidie peut être mélangée à l’huile non refroidie de carter 2008a’ et/ou au réservoir auxiliaire 2008b’ de façon à fournir de l’huile avec une température d’environ 100 °C aux paliers lisses 44.
Le dispositif de lubrification 100 comprend un conduit d’arrivée d’huile 102, une pompe 104, un conduit d’alimentation en huile 106 et un distributeur d’huile 108.
Le conduit d’arrivée d’huile 102 relie fluidiquement une source d’huile (non illustrée) et la pompe 104. Le conduit d’arrivée d’huile 102 alimente la pompe 104 en huile émanant de cette source d’huile.
Le conduit d’arrivée d’huile 102 traverse axialement le réducteur 19 de vitesse. Plus précisément, le conduit d’arrivée d’huile 102 passe entre deux satellites 19c adjacents du réducteur 19. Cette traversée axiale contribue à réduire l’encombrement général du dispositif de lubrification 100 en tirant partie de l’espace inoccupé entre les deux satellites 19c voisins. On optimise l’occupation de l’espace au sein du moteur.
En utilisation, de l’huile s’écoule dans la conduite d’arrivée 102 vers la pompe. Dit encore d’une autre manière, l’huile s’écoule dans l’arrivée d’huile 102 dans une direction allant vers la section de soufflante.
Le conduit d’alimentation en huile 106 relie fluidiquement la pompe 104 et le distributeur d’huile 108.
Le distributeur d’huile 108 forme une sortie du dispositif de lubrification 100. Le distributeur d’huile est agencé pour distribuer de l’huile à une partie cible du réducteur 19, de sorte que la ou les parties soient lubrifiées (pignon solaire 19a, satellites 19c, porte-satellite, couronne 19b, un ou plusieurs palier(s)), et ce de manière connue par ailleurs.
La pompe 104 a pour fonction d’alimenter en huile le réducteur 19 de vitesse. Lorsque la pompe 104 est active, la pompe 104 pompe de l’huile en provenance du conduit d’arrivée 102 et transmet de l’huile au distributeur d’huile 108 via le conduit d’alimentation 106. Lorsque la pompe 104 est inactive, le distributeur 108 n’est pas alimenté en huile par la pompe 104.
Considéré selon la direction axiale X, le réducteur 19 est agencé entre la pompe 104 et l’arbre d’entraînement 11. Dit autrement, la pompe 104 est en amont du réducteur 19 (s’il l’on se réfère au sens d’écoulement du flux d’air F lorsque le système propulsif 1 est en fonctionnement). La pompe 104 est entourée par l’arbre de soufflante 20. Une telle configuration permet un gain en encombrement car on utilise un espace généralement laissé inoccupé dans l’état de la technique, car cet espace est confiné entre le réducteur et le l’arbre de soufflante. Le positionnement relatif de cet espace par rapport au réducteur rend assez contre-intuitif son exploitation, notamment vis-à-vis des alimentations.
La pompe 104 comprend un rotor de pompe mobile en rotation autour de son propre axe, cet axe étant par exemple parallèle à l’axe X, dans le présent exemple confondu avec l’axe X. Lorsque le rotor de pompe mis en rotation, la pompe 104 s’active. Lorsque le rotor de pompe cesse de tourner, la pompe 104 devient inactive.
Le rotor de pompe est couplé en rotation avec un élément tournant du réducteur 19. Ceci signifie que l’élément tournant en question est relié au rotor de pompe par une liaison mécanique adaptée pour qu’une rotation de cet élément entraîne une rotation du rotor de pompe. La chaine de transmission de couple entre l’élément tournant et rotor de pompe est distincte de la chaine de transmission de couple entre l’arbre basse pression 11 et l’arbre de soufflante 20 via le réducteur 19. Dans le présent exemple, l’élément tournant est le pignon solaire 19a ; en d’autres termes, le rotor de pompe est couplé en rotation avec le pignon solaire 19a. La liaison mécanique reliant le pignon solaire 19a au rotor de pompe ne comprend pas les satellites 19c ni la couronne 19b. Cet agencement est peu encombrant, et permet notamment d’exploiter un espace inoccupé dans l’état de la technique.
La pompe 104 est par exemple une pompe 104 double sens, c’est-à-dire que la pompe 104 est configurée pour alimenter en huile le réducteur 19 de vitesse lorsque le rotor de pompe est en rotation dans un premier sens de rotation ou dans un second autre sens de rotation opposé au premier sens de rotation. Ceci permet une lubrification du réducteur par la pompe 104 quel que soit le sens de rotation du rotor de soufflante (qui entraine ainsi le rotor de pompe) par une sollicitation extérieure lorsque le moteur est à l’arrêt (par exemple par le vent au sol ou en situation de « windmilling »). Ceci permet en outre de s’affranchir d’un système antiretour pour bloquer une rotation du rotor de soufflante 9 dans un sens opposé au sens imparti par les turbines, ce qui permet d’alléger le système et réduire l’encombrement global.
La pompe 104 peut être de n’importe quel type : pompe 104 à piston, pompe 104 à plateau, pompe 104 centrifuge, etc.
Par exemple, le système propulsif comprend un embrayage 110. L’embrayage 110 fait partie de la liaison mécanique précitée entre l’élément tournant du réducteur 19 couplé au rotor de pompe, dans cet exemple le pignon solaire 19a, et le rotor de pompe.
L’embrayage 110 est configurable dans deux positions : une position embrayée et une position débrayée.
Dans la position embrayée, l’embrayage 110 couple en rotation le rotor de pompe et l’élément tournant considéré (ici le pignon solaire 19a). Autrement dit, le rotor de pompe tourne si et seulement si l’élément tournant (ici le pignon solaire 19a) tourne lorsque l’embrayage est dans la position embrayée. Lorsque l’embrayage est dans la position embrayée, on dit alors que la pompe 104 est embrayée.
Dans la position débrayée, l’embrayage 110 découple en rotation le rotor de pompe de l’élément tournant considéré (ici le pignon solaire 19a). Autrement dit, le rotor de pompe n’est plus lié mécaniquement à l’élément tournant, si bien que le rotor de pompe peut rester immobile en rotation tandis que l’élément tournant tourne, et vice-versa. Lorsque l’embrayage est dans la position débrayée, on dit alors que la pompe 104 est débrayée.
Telles qu'elles sont utilisées ici, les conditions de croisière ont la signification classique et seraient aisément comprises par l'homme du métier. Ainsi, pour un moteur à turbine à gaz donné pour un aéronef, l'homme du métier reconnaîtrait immédiatement que des conditions de croisière signifient le point de fonctionnement du moteur à mi-croisière d'une mission donnée (qui peut être désignée dans l'industrie en tant que « mission économique ») d'un aéronef auquel le moteur à turbine à gaz est conçu pour être fixé. En ce sens, la mi-croisière est le point dans un cycle de vol d’aéronef au niveau duquel 50 % du carburant total qui est brûlé entre la fin de la montée et le début de la descente a été brûlé (ce qui peut être approximé par le point médian – en termes de temps et/ou de distance – entre la fin de la montée et le début de la descente). Des conditions de croisière définissent ainsi un point de fonctionnement du moteur à turbine à gaz qui fournit une poussée qui assurerait un fonctionnement en régime permanent (c'est-à-dire le maintien d'une altitude constante et d'un nombre de Mach constant) à mi-croisière d'un aéronef auquel il est conçu pour être fixé, en tenant compte du nombre de moteurs fournis sur cet aéronef. Par exemple lorsqu'un moteur est conçu pour être fixé à un aéronef qui a deux moteurs du même type, aux conditions de croisière le moteur fournit la moitié de la poussée totale qui serait requise pour un fonctionnement en régime permanent de cet aéronef à mi-croisière.
La montre l'une des buses de pulvérisation de carburant à écoulement unique 404 de la chambre de combustion 16. La buse 404 comprend un injecteur de carburant principal 601, comprenant une entrée principale 602 agencée pour recevoir un écoulement principal de carburant M et un circuit de carburant principal 603 agencé pour distribuer l'écoulement principal de carburant à la sortie 604 de la buse 404. La buse 404 est configurée pour produire un cône principal de carburant au niveau de la sortie 604 de la buse 404 (montré par les lignes en pointillés marquées M). De l'air est de façon similaire alimenté à la sortie 604 de la buse par un conduit d'air 605.
On aura à l'esprit que la pulvérisation de carburant à écoulement unique 404 de la est seulement donnée à titre d'exemple et que d'autres exemples peuvent utiliser une configuration alternative de buse de pulvérisation de carburant à écoulement unique 404.
Les Figures 7 et 8 montrent chacune une coupe à travers le moteur 10, perpendiculaire à l'axe de rotation principal 9, comportant une partie de la chambre de combustion 16 comprenant l'une des buses de pulvérisation de carburant duplex 403 et l'un des allumeurs 405. Un agencement similaire est fourni au niveau de la localisation des buses de pulvérisation de carburant à écoulement unique 404 comme pour les buses duplex 403. La chambre de combustion 16 est montée au sein d'une cavité 406 formée par un carter d'air interne 407 et un carter d'air externe 408. En fonctionnement, le compresseur haute pression 15 distribue de l'air à haute pression D à la cavité 406 par l'intermédiaire d'un diffuseur 409. À ce point, une quantité de l'air entre dans la chambre de combustion 16 en tant qu'air de combustion E par l'intermédiaire de la buse de carburant 403 et/ou d'orifices de mélange à l'entrée vers la chambre de combustion 16. L'air restant s'écoule autour de la chambre de combustion 16 en tant qu'air de refroidissement G, dont une partie est admise en aval de la buse de carburant 403 comme décrit ci-dessous en référence à la .
Une ou plusieurs sondes de température et/ou de pression (non montrées) peuvent être installées dans le carter du diffuseur 409 et agencées pour mesurer la température et/ou la pression de l'air à haute pression D distribué à la cavité 406 à partir du compresseur haute pression 15 par l'intermédiaire du diffuseur 409 (c'est-à-dire la température et la pression au niveau de la sortie du compresseur haute pression 15). Une telle sonde de température peut être dénommée une sonde T3 et une telle sonde de pression peut être dénommée une sonde P3. On aura à l'esprit que le moteur 10 peut comprendre n'importe quel agencement approprié de sondes de pression et de température qui peuvent être positionnées à n'importe quelle localisation appropriée à l'intérieur du moteur 10. Tel qu'elles sont utilisées ici, T3 et P3, et n'importe quelles autres pressions et températures numérotées, peuvent être définies en utilisant la numérotation de postes indiquée dans la norme SAE AS755.
La chambre de combustion 16 fonctionne en tant que chambre de combustion riche, à extinction rapide et à mélange pauvre (RQL). Dans d'autres exemples, la chambre de combustion 16 peut être un type alternatif de chambre de combustion, telle qu'une chambre de combustion standard à combustion riche (sans sollicitation d'écoulement de carburant). En référence à la , la chambre de combustion 401 de la chambre de combustion RQL 16 est divisée en trois zones le long de la longueur de la chambre de combustion 16 : une zone riche 801, une zone d'extinction rapide 802 et une zone pauvre 803. En fonctionnement, un mélange air-carburant riche est introduit dans la zone riche 801 à partir de la buse de pulvérisation de carburant 403 où il est allumé par l'allumeur 405. Au sein de la zone riche 801 le carburant est brûlé à un rapport carburant/air supérieur au rapport stœchiométrique (par exemple, à un rapport d'équivalence d'environ 1,8). De l'air est ensuite introduit dans les produits de combustion, par l'intermédiaire d'orifices primaires 804 agencés dans la chemise 402 de la chambre de combustion 16, avant que les produits de combustion n'atteignent la zone d'extinction rapide 802. De l'air supplémentaire est ajouté au carburant toujours en train de brûler par l'intermédiaire des orifices primaires 804 (qui peuvent être dénommés orifices d'extinction). De l'air est ajouté par les orifices primaires 804 à un débit plus élevé (par exemple plus élevé que dans la zone riche) ce qui éteint la combustion à un rapport significativement inférieur au rapport carburant/air stœchiométrique (par exemple, à un rapport d'équivalence compris entre 0,5 et 0,7), tout en continuant de laisser le carburant brûler. Par conséquent, une très petite partie du processus de combustion peut être effectuée à des rapports carburant/air proches de la stœchiométrie, et donc relativement peu d'oxydes d'azote (NOx) sont produits. De l'air est ensuite réintroduit dans les produits de combustion, par l'intermédiaire d'orifices secondaires 805 agencés dans la chemise 402 de la chambre de combustion 16, alors que les produits de combustion sont dans la zone pauvre 803 (ou juste avant qu'ils n'atteignent la zone pauvre 803). Au sein de la zone pauvre 803, le carburant est brûlé à un rapport air/carburant inférieur au rapport stœchiométrique (par exemple, à un rapport d'équivalence compris entre 0,5 et 0,7). Après passage à travers la zone pauvre 803, les produits de combustion quittent la chambre de combustion 16. Les orifices secondaires 805 peuvent être dénommés orifices de dilution, et peuvent être agencés pour introduire progressivement de l'air de dilution dans la zone pauvre 803. Le carburant ajouté par la buse de pulvérisation de carburant est presque entièrement brûlé au moment où l'air sort au niveau d'une sortie de la chambre de combustion, avant de s'écouler vers la turbine.
La montre une partie d'un système de propulsion 900 pour un aéronef. Le système de propulsion 900 comprend le moteur à turbine à gaz 10 de la . Le moteur 10 comprend en outre un système de carburant et un système d'huile. Le système de carburant comprend : une pompe à carburant basse pression 902, un échangeur de chaleur carburant-huile 903, une pompe à carburant principale (ou haute pression) 904, un organe de commande 908, et une vanne de répartition de carburant 909. Le système de propulsion 900 comprend en outre un réservoir de carburant 901. Le système d'huile comprend un réservoir d'huile 905, une pompe d'alimentation d'huile 906, et une pompe à huile principale 907. Dans le présent exemple, la pompe à carburant basse pression 902 est montrée faisant partie du moteur à turbine à gaz 10. Dans d'autres exemples, la pompe à carburant basse pression, ou des pompes à carburant supplémentaires, peuvent être fournies dans le cadre du système de carburant à bord de l'aéronef auquel le moteur à turbine à gaz est monté.