FR3005486A1

FR3005486A1 - Lubrification dans une turbomachine

Info

Publication number: FR3005486A1
Application number: FR1354196A
Authority: FR
Inventors: Bruno Albert Beutin; Castro Nuria Llamas; Bruna Ramos
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2014-11-14
Anticipated expiration: 2033-05-07
Also published as: FR3005486B1

Abstract

Turbomachine, telle qu'un turbopropulseur à hélices non carénées, coaxiales et contrarotatives, comprenant un premier circuit d'huile (11) de lubrification du moteur comportant un réservoir d'huile (13), caractérisé en ce qu'il comprend un autre circuit d'huile (12) indépendant destiné à la lubrification d'un réducteur par exemple et comportant un réservoir d'huile (15) dédié.

Description

Lubrification dans une turbomachine DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne la lubrification dans une 5 turbomachine et par exemple dans un turbopropulseur à hélices non carénées coaxiales et contrarotatives, désigné en anglais par l'expression « open rotor » ou « unducted fan ». ETAT DE L'ART Les hélices d'un turbopropulseur du type open rotor peuvent être 10 situées sur la partie aval du turbopropulseur (le turbopropulseur est alors qualifié de « pusher ») ou sur la partie amont du turbopropulseur (il est alors qualifié de « pu lier »). La présente invention s'applique de préférence mais non exclusivement à un turbopropulseur du type pusher. 15 Un turbopropulseur du type pusher demande à avoir en amont de ses hélices, une nacelle possédant des lignes aérodynamiques les plus proches du carter moteur de façon à pouvoir alimenter correctement en air les pieds des hélices tout en minimisant le maitre couple de la nacelle et ainsi obtenir un rendement propulsif élevé. 20 En général, au moins l'une des hélices est entraînée par un arbre du moteur par l'intermédiaire d'un réducteur qui doit être alimenté en huile en continu pendant le fonctionnement du turbopropulseur, de manière à être suffisamment lubrifié. Dans la technique actuelle, le turbopropulseur comprend un seul 25 circuit de lubrification comportant un réservoir unique alimentant soit un groupe de lubrification du moteur et un groupe de lubrification du réducteur soit un groupe de lubrification du moteur à réducteur intégré. Ce réservoir est surdimensionné pour avoir un volume relativement élevé et pouvoir alimenter les paliers du moteur, la transmission de puissance aux 30 équipements et le réducteur qui nécessitent tous une lubrification. Cependant, ce volume élevé, rend difficile voire impossible l'intégration de ce réservoir dans la nacelle qui peut donc difficilement répondre à l'exigence précitée de finesse de ses lignes aérodynamiques. La présente invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ces problèmes.

EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose une turbomachine, comprenant un premier circuit d'huile de lubrification du moteur, en particulier de paliers du moteur, comportant un réservoir d'huile, caractérisée en ce qu'il comprend un autre circuit d'huile, de préférence indépendant, destiné à la lubrification d'un organe, tel qu'un réducteur, et comportant un réservoir d'huile dédié. Ainsi, le turbopropulseur est équipé de deux réservoirs d'huile indépendants appartenant respectivement à deux circuits d'huile de lubrification eux-mêmes indépendants. Le premier circuit d'huile est dédié à la lubrification du moteur et l'autre circuit d'huile est dédié à la lubrification de l'organe (réducteur). Le volume d'huile nécessaire à la lubrification du moteur et de cet organe est donc réparti dans deux réservoirs indépendants qui sont plus faciles à intégrer dans la turbomachine qu'un unique réservoir contenant ce volume. Il est à noter que la turbomachine peut comprendre un unique groupe de lubrification commun aux deux réservoirs mais dans ce cas, des étages distincts du groupe de lubrification, sont utilisés par chaque réservoir ce qui permet de réduire l'encombrement de l'AGB (Accessory Gear Box) au détriment de l'encombrement du groupe de lubrification et d'avoir toujours deux circuits de lubrification indépendants. Pour cela, la turbomachine comprend un unique groupe de lubrification comportant deux étages distincts qui sont chacun reliés à un réservoir d'huile. De plus, il peut être envisagé de mettre en place une connexion entre les deux circuits issus des deux réservoirs au travers du ou des groupes de lubrification à l'aide de vannes ce qui permet en cas de panne d'un des groupe de lubrification, de permettre de continuer d'alimenter au minimum en huile les éléments tournants de la turbomachine et ainsi éviter le blocage de celle-ci. Pour cela, les circuits d'huile sont reliés entre eux par des vannes permettant d'isoler les circuits ou d'assurer une communication fluidique entre eux. Les réservoirs ont de préférence une forme et des dimensions sensiblement identiques. Les réservoirs peuvent être diamétralement opposés par rapport à l'axe longitudinal du moteur, par exemple à 3h et 9h par analogie avec le cadran d'une horloge. Les réservoirs peuvent avoir chacun une forme générale incurvée entourant une partie du corps du moteur. La présente invention peut s'appliquer à n'importe quel type de moteur (c'est un compromis entre la masse et le volume d'huile nécessaire pour assurer la mission la plus longue). La turbomachine est par exemple un turbopropulseur à hélices non carénées coaxiales et contrarotatives, au moins l'une des hélices étant entraînée par un arbre du moteur par l'intermédiaire d'un organe, tel qu'un réducteur, qui est lubrifié par l'autre circuit d'huile précité. Les réservoirs d'huile peuvent être situés en amont des hélices (en particulier dans le cas d'un turbopropulseur du type pusher), dans la nacelle entourant le corps du moteur. Du fait du faible encombrement des réservoirs, la nacelle peut avoir des lignes aérodynamiques optimisant l'alimentation en air des pieds des hélices. Le circuit de lubrification de l'organe peut comprendre des moyens d'alimentation en continu de l'organe en huile pendant le fonctionnement de la turbomachine. La turbomachine peut être un turboréacteur à double flux, le réducteur étant monté entre l'arbre moteur et la nacelle de la turbomachine. Les réservoirs peuvent être situés dans la nacelle, par exemple au niveau du carter intermédiaire du moteur.

La présente invention concerne également un procédé de lubrification pour une turbomachine telle qu'un turbopropulseur à hélices non carénées, coaxiales et contrarotatives, caractérisé en ce qu'il consiste, en fonctionnement, à alimenter en continu le moteur au moyen d'un premier circuit de lubrification, et un organe, tel qu'un réducteur, au moyen d'un autre circuit de lubrification, les circuits de lubrification comportant chacun leur propre réservoir d'huile. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un turbopropulseur à hélices non carénées coaxiales et contrarotatives, - la figure 2 représente de manière schématique le circuit de lubrification du moteur et du réducteur d'un turbopropulseur selon la technique antérieure, - la figure 3 représente de manière schématique les circuits de lubrification du moteur et du réducteur d'un turbopropulseur selon l'invention, - la figure 4 est une vue schématique en perspective de la partie amont d'un turbopropulseur selon l'invention, - la figure 5 est une vue schématique de face de la partie amont du turbopropulseur de la figure 4, - la figure 6 est une vue schématique en perspective d'un turboréacteur selon l'invention, - la figure 7 est une vue schématique en perspective d'une variante de réalisation du turboréacteur selon l'invention, et - la figure 8 représente de manière schématique une variante de réalisation des circuits de lubrification du moteur et du réducteur selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE Le turbopropulseur 1 représenté sur la figure 1 comprend un doublet d'hélices non carénées à l'arrière du moteur, et est désigné en anglais par « open rotor pusher ».

Le turbopropulseur 1 comprend, d'amont en aval dans le sens d'écoulement des gaz dans le moteur, au moins un compresseur 2, une chambre de combustion 3 et au moins une turbine 4. À l'aval du turbopropulseur sont prévues deux hélices 5, 6 coaxiales et contrarotatives formant une soufflante et dont les pales sont en général à calage variable pour s'adapter aux différentes phases de vol. Au moins une des hélices 5, 6 est entraînée en rotation par un arbre d'une turbine de puissance par l'intermédiaire d'un réducteur qui n'est pas représenté et qui constitue une technologie bien connue de l'Homme du métier. Le moteur du turbopropulseur 1 est entouré par une nacelle 7 dont la paroi interne est définie par les carters externes du moteur et dont la paroi externe est conçue pour optimiser l'alimentation en air des hélices 5, 6, et en particulier de leurs pieds. Dans la technique actuelle représentée schématiquement en figure 2, un turbopropulseur 1 comprend un unique circuit d'huile de lubrification qui comprend un seul réservoir 8 alimentant à la fois un groupe 9 de lubrification du moteur et un groupe 10 de lubrification du réducteur précité. Cette technologie présente des inconvénients décrits dans ce qui précède.

La présente invention est schématiquement représentée en figure 3 et propose d'équiper le turbopropulseur 1 de deux circuits d'huile 11, 12 indépendants, un premier circuit d'huile 11 destiné à lubrifier le moteur exclusivement et comportant un réservoir d'huile 13 alimentant un groupe 14 de lubrification du moteur, et un autre circuit d'huile 12 destiné à lubrifier par exemple un réducteur et comportant un réservoir d'huile 15 dédié alimentant un groupe 16 de lubrification du réducteur. Le circuit d'huile 12 peut également être utilisé pour lubrifier le système de commande de pas des pales des hélices (PCU : Pitch Control Unit), ce système comportant des « tiroirs » qui gèrent l'alimentation en huile des vérins qui contrôlent l'angle d'incidence des hélices.

Il est envisageable que le turbopropulseur soit équipé d'un unique groupe de lubrification 18, ce groupe comportant deux étages reliés respectivement aux circuits d'huile 11, 12 de façon à ce que ces circuits soient indépendants.

Le turbopropulseur est ainsi équipé de deux réservoirs d'huile 13, 15 indépendants. Les figures 4 et 5 illustrent un mode de réalisation pour l'intégration de ces réservoirs 13, 15 dans le turbopropulseur 1. Les réservoirs 13, 15 sont ici logés dans la nacelle 7, en amont des hélices (non visibles), entre les carters du moteur et la paroi externe de la nacelle 7. Ils sont situés préférablement dans la zone froide du moteur (distant de la chambre de combustion) pour assurer une bonne qualité de l'huile. Dans l'exemple représenté, ils sont situés au voisinage de l'entrée d'air du moteur, au niveau d'une partie d'extrémité amont du compresseur 2.

Les réservoirs 13, 15 ont une forme et des dimensions quasi identiques. Chaque réservoir 13, 15 a une forme générale incurvée et épouse sensiblement la forme extérieure du moteur. Les réservoirs 13, 15 sont ici diamétralement opposés par rapport à l'axe longitudinal du moteur, et sont disposés respectivement à 3h et 9h par analogie avec le cadran d'une horloge. Dans l'exemple représente, ils ont chacun une étendue angulaire de 60-80° environ autour de cet axe. Les figures 6 et 7 représentent des variantes de réalisation de l'invention, les deux circuits d'huile 11, 12 équipant ici pour l'exemple des turboréacteurs du type à double flux.

Le premier circuit d'huile 11 est destiné à lubrifier le moteur exclusivement et comporte un réservoir d'huile 13 alimentant un groupe de lubrification du moteur, et un autre circuit d'huile 12 destiné à lubrifier un réducteur et comportant un réservoir d'huile 15 dédié alimentant un groupe de lubrification du réducteur. Ce réducteur peut être installé entre l'arbre moteur et la soufflante afin que la soufflante tourne à une vitesse plus réduite que celle de l'arbre moteur.

Les réservoirs 13, 15 sont montés dans la nacelle 7 du turboréacteur, au niveau du carter intermédiaire 20. Dans le cas de la figure 6, les réservoirs 13, 15 sont situés de part et d'autre du moteur, par exemple à 2h et 10h par analogie avec le cadran d'une horloge. Dans le cas de la figure 7, les réservoirs 13, 15 sont situés d'un même côté du moteur, par exemple à 1h30 et 2h par analogie avec le cadran d'une horloge. Les différentes configurations de réservoir représentées sur les figures 6, 7 peuvent également s'appliquer à un open-rotor. La figure 8 représente une variante de réalisation des circuits d'huile 11, 12 décrits en référence à la figure 3. Dans cette variante, une première voie 22 assure une communication fluidique entre les entrées des groupes de lubrification 14, 16 et est équipée d'une vanne 24 qui fonctionne en tout ou rien. Une seconde voie 24 assure une communication fluidique entre les sorties des groupes de lubrification 14, 16 et est équipée d'une vanne 26 qui fonctionne en tout ou rien. Lorsque les vannes 24, 28 sont fermées, les circuits d'huile 11, 12 sont indépendants et leur fonctionnement est identique à celui décrit en référence à la figure 3. Lorsque l'un des groupes de lubrification 14, 16 est en panne ou est défectueux, les vannes 24, 28 sont ouvertes de façon à ce que le groupe de lubrification qui fonctionne correctement puisse pallier celui en panne ou défectueux.

Claims

REVENDICATIONS1. Turbomachine (1), comprenant un premier circuit d'huile (11) de lubrification du moteur comportant un premier réservoir d'huile (13), caractérisée en ce qu'il comprend un deuxième circuit d'huile (12), de préférence indépendant, destiné à la lubrification d'un organe, tel qu'un réducteur, et comportant un réservoir d'huile (15) dédié.
2. Turbomachine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les premier et deuxième réservoirs (13, 15) ont une forme et des dimensions sensiblement identiques.
3. Turbomachine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les premier et deuxième réservoirs (13, 15) sont diamétralement opposés par rapport à l'axe longitudinal du moteur.
4. Turbomachine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les réservoirs (13, 15) ont chacun une forme générale incurvée entourant une partie du corps du moteur.
5. Turbomachine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est un turbopropulseur à hélices (5,
6) non carénées, coaxiales et contrarotatives, au moins l'une des hélices étant entraînée par un arbre du moteur par l'intermédiaire d'un réducteur qui est lubrifié par l'autre circuit d'huile (12) précité. 6. Turbomachine selon la revendication 5, caractérisée en ce que les réservoirs d'huile (13, 15) sont situés en amont des hélices (5, 6), dans la nacelle (7) entourant le corps du moteur.
7. Turbomachine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle est un turboréacteur à double flux, l'organe étant monté entre l'arbre moteur et la nacelle de la turbomachine.
8. Turbomachine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les circuits d'huile (11, 12) sont reliés entre eux par des vannes permettant d'isoler les circuits l'un de l'autre ou d'assurer une communication fluidique entre eux.
9. Turbomachine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un unique groupe de lubrification comportant deux étages distincts qui sont chacun reliés à un réservoir d'huile.
10. Procédé de lubrification pour une turbomachine, telle qu'un turbopropulseur (1) à hélices (5, 6) non carénées, coaxiales et contrarotatives, caractérisé en ce qu'il consiste, en fonctionnement, a alimenter en continu le moteur au moyen d'un premier circuit de lubrification (11), et un organe, tel qu'un réducteur, au moyen d'un autre circuit de lubrification (12), les circuits de lubrification comportant chacun leur propre réservoir d'huile (13, 15).