BE1031832A1

BE1031832A1 - Dispositif et circuit de lubrification, turbomachine d'aéronef et procédé d'assemblage

Info

Publication number: BE1031832A1
Application number: BE20235611A
Authority: BE
Inventors: Quentin Borlon
Original assignee: Safran Aero Boosters
Priority date: 2023-07-25
Filing date: 2023-07-25
Publication date: 2025-02-18
Also published as: BE1031832B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif (10) de lubrification pour turbomachine d'aéronef, comprenant une pluralité de pompes de récupération (101, 102, 103, etc.) d'un fluide de lubrification, les pompes de récupération ayant un arbre d'entraînement (12) commun à toutes les pompes, l'arbre étant monobloc. L'invention concerne aussi un circuit de lubrification, une turbomachine d'aéronef et un procédé d'assemblage du dispositif de lubrification.

Description

Dispositif et circuit de lubrification, turbomachine d’aéronef et procédé d’assemblage

Domaine technique

La présente invention concerne un dispositif de lubrification pour turbomachine d’aéronef, un circuit de lubrification comprenant le dispositif de lubrification et une turbomachine d'aéronef comprenant le circuit de lubrification.

L'invention concerne aussi un procédé d'assemblage du dispositif de lubrification.

Art antérieur

Les turbomachines d'aéronefs possèdent de nombreux équipements mécaniques qu'il est nécessaire de lubrifier et/ou refroidir : il s'agit notamment des paliers ou des engrenages. Pour cela, ces turbomachines sont équipées d’un circuit de lubrification permettant d'apporter de l'huile à chacun de ces équipements. Afin d'économiser l'huile, ce circuit de lubrification fonctionne en circuit fermé, l'huile délivrée au niveau de chaque équipement étant récupérée puis réinjectée dans le circuit de lubrification par des pompes de récupération.

Toutefois, la multiplication des équipements mécaniques à lubrifier et/ou à refroidir implique une augmentation du nombre d'enceintes à vidanger et donc une augmentation de pompes de récupération. L'augmentation du nombre de pompes de récupération augmente l'encombrement lié à ces pompes.

Il y a donc un besoin pour un dispositif de lubrification pour turbomachine d'aéronef, dans lequel l'encombrement des pompes de récupération soit réduit.

Exposé de l’invention

À cet effet, l'invention propose un dispositif de lubrification pour turbomachine d'aéronef, comprenant une pluralité de pompes de récupération d’un fluide de lubrification, les pompes de récupération ayant un arbre d’entraînement commun à toutes les pompes, l’arbre étant monobloc.

Selon une variante, les pompes de récupération sont disposées successivement le long de l’arbre, le dispositif comprenant des paliers de guidage de l'arbre en rotation par rapport aux pompes, deux pompes adjacente ayant un palier commun.

Selon une variante, l'arbre d'entraînement comporte des sections de diamètres différents.

Selon une variante, des sections de l'arbre portées par les paliers de guidage communs à des pompes adjacentes ont un diamètre plus grand.

Selon une variante, les pompes de récupération sont des pompes volumétriques, de préférence du type à palettes ou gérotorique.

Selon une variante, les pompes de récupération ont respectivement des cycles de pompage en phase les uns par rapport aux autres.

Selon une variante, les pompes de récupération ont des organes de pompage dont les positions angulaires autour de l'arbre d’entraînement sont identiques entre les pompes.

Selon une variante, les pompes de récupération ont respectivement des cycles de pompage déphasés les uns par rapport aux autres.

Selon une variante, les pompes de récupération ont des organes de pompage dont les positions angulaires autour de l'arbre d'entraînement sont différentes entre les pompes.

L’invention se rapporte aussi à un circuit de lubrification pour turbomachine d'aéronef, comprenant le dispositif tel que décrit précédemment.

Selon une variante, le circuit comprend des enceintes de récupération de fluide de lubrification, les pompes de récupérations étant aptes à récupérer le fluide de lubrification depuis une enceinte respective et apte à recirculer le fluide de lubrification dans le circuit de lubrification.

L'invention se rapporte aussi à une turbomachine d'aéronef comprenant le circuit de lubrification tel que décrit précédemment.

L’invention se rapporte aussi à un procédé d'assemblage du dispositif de lubrification tel que décrit précédemment, comprenant les étapes de - Fourniture de l'arbre d'entraînement monobloc, - Empilage des pompes de récupération le long de l'arbre d'entraînement commun aux pompes.

Selon une variante, les pompes de récupération comportent des organes de pompage dont les positions angulaires autour de l'arbre d'entraînement sont prédéfinies.

Selon une variante, les positions angulaires des organes de pompage autour de l'arbre d'entraînement sont identiques entre les pompes ou sont différentes entre les pompes.

L'usage, dans ce document, du verbe « comprendre », de ses variantes, ainsi que ses conjugaisons, ne peut en aucune façon exclure la présence d’éléments autres que ceux mentionnés. L'usage, dans ce document, de l’article indéfini « un », «une», ou de l’article défini «le », «la» ou « l'», pour introduire un élément n'exclut pas la présence d'une pluralité de ces éléments.

Les termes « premier », « deuxième », « troisième », etc. sont, quant à eux, utilisés dans le cadre de ce document exclusivement pour différencier différents éléments, et ce sans impliquer d'ordre entre ces éléments.

L'ensemble des modes de réalisation préférés ainsi que l'ensemble des avantages du dispositif de lubrification selon l'invention se transposent mutatis mutandis aux présents circuit de lubrification, turbomachine d'aéronef et procédé d'assemblage, et inversement. Les différents modes de réalisation peuvent être considérés seuls ou en combinaison.

Brève description des figures

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées qui montrent : - la figure 1, une vue schématique d’un exemple de réalisation d’un dispositif de lubrification selon l'invention ; - la figure 2, une vue schématique d'un détail de la figure 1.

Les dessins des figures ne sont pas à l'échelle. Des éléments semblables sont en général dénotés par des références semblables dans les figures. Dans le cadre du présent document, les éléments identiques ou analogues peuvent porter les mêmes références. En outre, la présence de numéros ou lettres de référence aux dessins ne peut être considérée comme limitative, y compris lorsque ces numéros ou lettres sont indiqués dans les revendications.

Description détaillée de modes de réalisation de l’invention

L'invention se rapporte à un dispositif de lubrification et de récupération pour turbomachine d'aéronef. Le dispositif comprend une pluralité de pompes de récupération d'un fluide de lubrification. Les pompes de récupération ont un arbre d'entraînement commun, l’arbre étant monobloc. Grâce à l'arbre commun aux pompes et monobloc, on évite l'implémentation de moyens pour relier les arbres de pompes entre eux, ce qui permet de réduire l'encombrement lié à ce dispositif.

La figure 1 illustre le dispositif 10 de lubrification pour turbomachine d'aéronef.

Le dispositif 10 de lubrification peut être compris dans un circuit de lubrification et de récupération permettant de refroidir et/ou de lubrifier différents équipements de la turbomachine. Au sein du circuit, le fluide de lubrification — de l'huile à titre d'exemple — est envoyé depuis un réservoir vers des équipements de la turbomachine, tels que des paliers ou des engrenages. Le circuit comprend des pompes de circulation. Les pompes de circulation alimentent en fluide les équipements par des lignes d'alimentation. En aval des équipements, des lignes de récupération permettent de récupérer le fluide, par exemple par vidange des enceintes par les pompes, en particulier de récupération, pour le faire recirculer dans le circuit. Afin d'économiser le fluide de lubrification, ce circuit de lubrification fonctionne en circuit fermé, le fluide délivré au niveau de chaque équipement étant récupéré puis réinjecté dans le circuit de lubrification par les pompes de récupération. Il peut être envisagé une pompe de récupération pour plusieurs enceintes, une pompe de récupération par enceinte ou plusieurs pompes de récupération par enceinte. L’augmentation du nombre d'équipements engendre plus d'enceintes à vidanger et une augmentation du nombre de pompes de récupération.

Le dispositif 10 de lubrification comprend une pluralité de pompes de récupération 10N (N marquant la numération des pompes). Le nombre N de trois pompes de récupération 101, 102, 103, etc. visibles sur la figure 1 est donné à titre d'exemple. Au moins deux pompes de récupération sont présentes. Le nombre de pompes de récupération dépend de l'implémentation du dispositif 10 de lubrification et du nombre d'enceintes à vidanger. Les pompes sont aptes à être entraînées en rotation autour d’un axe 14 commun central. Les pompes de récupération 10N peuvent être disposées successivement le long de l'axe 14 central. Les pompes de récupération peuvent être alignées le long de l'axe 14 central. Les pompes peuvent être mises en série le long de l'axe 14 central.

Les pompes de récupération 10N ont un arbre 12 d'entraînement qui est commun à toutes les pompes. Les pompes de récupération ont le même arbre 12 d'entraînement. L'arbre 12 d'entraînement est mobile en rotation autour de l'axe 14 central. L'arbre 12 d'entraînement s'étend à travers toutes les pompes de récupération 10N. En outre, l'arbre 12 d'entraînement est monobloc. L'arbre 12 d'entraînement est d’un seul tenant. L'arbre 12 d'entraînement est unique pour toutes les pompes de récupération 10N. L'arbre 12 permet un empilage des pompes de récupération. On évite l’utilisation de moyens pour relier les pompes entre elles tels que des cannelures. Le fonctionnement de pompes de récupération est simplifié. Les pompes de récupération peuvent avoir une coordination de leur fonctionnement également simplifié. En outre, ceci permet de réduire la longueur totale de l’arbre d'entraînement, et donc de réduire l'encombrement et le volume du dispositif. Ceci simplifie l'intégration du dispositif 10 de lubrification. Par ailleurs, ceci permet de réduire le nombre de composants, ce qui rend l'assemblage des pompes de récupération plus facile.

Les pompes de récupération 10N peuvent être disposées successivement le long de l'arbre 12. Les pompes de récupération peuvent être mises en série le long de l'arbre 12. Le dispositif 10 peut alors comprendre des paliers 16 de guidage de l'arbre 12 en rotation par rapport aux pompes 10N, deux pompes adjacentes pouvant avoir un palier 16 commun. Dans le groupe des N pompes de récupération ayant l’arbre 12 d'entraînement commun, deux pompes adjacentes ont un palier 16 commun. L'existence d'un arbre commun facilite l'implémentation de palier commun. Par exemple sur la figure 1, au moins les pompes de récupération 101 et 102 ou les pompes de récupération 102 et 103 ont un palier 16 commun. Rendre commun un palier 16 commun à plusieurs pompes adjacentes permet de réduire le nombre de composants. Ceci permet de simplifie l'assemblage du dispositif 10.

Ceci permet aussi d'alléger le dispositif 10 en réduisant le nombre de paliers individuels. De préférence, toutes les pompes adjacentes ont un palier 16 commun deux à deux. Ainsi les pompes de récupération 101 et 102 et les pompes de récupération 102 et 103 ont un palier 16 commun. Les effets et avantages mentionnés sont d'autant plus accentués. Par exemple sur la figure 1, seuls quatre paliers 16 sont mis en œuvre, avec deux paliers 16 communs entre les pompes 101 et 102 et entre les pompes 102 et 103 ainsi que deux paliers 16 d'extrémité.

En outre, rendre un ou des paliers communs réduit la longueur du dispositif 10 de lubrification. Plus généralement, rendre communes des fonctions à plusieurs pompes de récupération permet de réduire la longueur de l’'empilage des pompes de récupération. Ceci simplifie l'intégration du dispositif 10 de lubrification. On parvient aussi à réduire la masse du dispositif 10. Par exemple, on parvient ainsi à réduire de 15 à 20% la longueur de l'arbre 12 d'entraînement, à réduire de 10 à 15% la masse du dispositif 10. On arrive aussi à réduire le nombre de composant de plus de 20%.

Il est envisageable que l'arbre 12 d'entraînement comporte des sections de diamètres différents. Ceci permet d'adapter l’arbre 12 à l'empilage de pompes de récupération 10N. Par exemple sur la figure 1, l’arbre 12 comporte deux sections d'extrémité de plus petit diamètre. Les sections de l'arbre 12 d'entraînement portées par des paliers de guidage communs à des pompes de récupération adjacentes peuvent avoir un diamètre plus grand. Un diamètre d'arbre plus important portant des paliers permet de diminuer la longueur du palier 16 pour garder la même surface portante. Ceci permet de réduire la longueur du dispositif 10 et donc faciliter son intégration.

L’entraînement des pompes de récupération 10N en rotation génère respectivement des cycles de pompage. Les cycles de pompage des pompes peuvent être réglés les uns par rapport aux autres. Le caractère commun et monobloc de l'arbre 12 facilite le réglage du cycle de pompage de chaque pompe de récupération 10N. Par exemple, les cycles de pompage des pompes de récupération du dispositif 10 de lubrification peuvent être en phase les uns par rapport aux autres. Alternativement, les cycles de pompage des pompes de récupération du dispositif 10 de lubrification peuvent être déphasés les uns par rapport aux autres.

Les pompes de récupération 10N ont des organes de pompages. Les organes de pompage permettent l'admission du fluide de lubrification dans la pompe respective depuis une enceinte pour ensuite refouler le fluide de lubrification dans le circuit de lubrification. Les organes de pompage peuvent être entraînés en rotation par l'arbre 12 d'entraînement. La position angulaire des organes de pompage définit le cycle de pompage dans le temps. Les organes de pompage ont respectivement une position angulaire autour de l'arbre d'entraînement qui est prédéterminée. Ceci permet de maîtriser la position angulaire des organes de pompage. Le caractère commun et monobloc de l’arbre 12 d'entraînement facilite la prédétermination de la position angulaire des organes de pompage autour de l'arbre 12 d'entraînement pour chaque pompe de récupération. Ceci facilite l'assemblage du dispositif 10 de lubrification, que ce soit lors de la fabrication du dispositif 10 ou lors d’une opération de maintenance.

Dans le cas où les cycles de pompage des pompes de récupération du dispositif 10 de lubrification sont en phase les uns par rapport aux autres, la position angulaire respective des organes de pompage (par rapport à l’axe 14 et l'arbre 12) est identique entre les pompes. Les organes de pompage de toutes les pompes du dispositif 10 ont la même position angulaire. Dans le cas où les cycles de pompage des pompes de récupération du dispositif 10 de lubrification sont déphasés les uns par rapport aux autres, la position angulaire respective des organes de pompage (par rapport à l'axe 14 et l'arbre 12) est différente entre les pompes. D'une pompe de récupération à l’autre, les organes de pompage n’ont pas la même position angulaire.

Les pompes de récupération 10N peuvent être de différents types. Par exemple, les pompes de récupération sont des pompes volumétriques. Dans les pompes volumétriques, l'écoulement du fluide résulte de la variation d'une capacité occupée par le fluide. Le transfert du fluide dans une pompe volumétrique se fait au moyen d'un déplacement de volume à chaque rotation. Le débit d'une pompe volumétrique étant proportionnel à la vitesse d'actionnement de ses éléments mobiles, l'implémentation d’un arbre commun et monobloc facilite le réglage de fonctionnement des pompes de refoulement. A titre d'exemple de pompe volumétrique, les pompes de récupération sont des pompes du type à palettes ou gérotor.

Les figures 1 et 2 montrent l'implémentation de pompes de récupération de type à palettes — à titre d’exemple. La figure 2 montre un détail de la figure 1. La figure 2 montre une vue en coupe d'un exemple de réalisation d’une pompe 10N.

La pompe 10N comprend une came 18 avec une forme extérieure généralement cylindrique de révolution. La came 18 comprend une cavité 20 axiale traversant la came 18 selon un axe 141 décentré par rapport à l'axe 14 central. La came 18 comprend également un ou plusieurs espaces radiaux d'admission 22 de fluide et un ou plusieurs espaces de refoulement 24 de fluide de lubrification.

L'arbre 12 d'entraînement est en rotation autour de l'axe 14 central parallèle mais excentré par rapport à l’axe 141 décentré. L'arbre 12 comprend un tambour 21 supportant des organes de pompage 30 sous forme de palette. Les palettes 30 sont radiales, s'étendant selon un rayon de l'arbre 12. Il peut y avoir quatre palettes 30 à titre d'exemple, mais un autre nombre de palettes est possible.

Les palettes 30 délimitent des volumes de cavité 20 en communication avec l'extérieur, au travers des espaces 22 et 24. Un volume est délimité entre deux palettes consécutives, selon un secteur angulaire de la cavité 20 centré sur l'axe 14 central. Un volume admet le fluide lorsque le volume est en regard d'un espace d'admission 22 ; un volume refoule le fluide lorsque le volume est en regard d'un espace de refoulement 24.

La surface interne de la cavité 20 de la came 18 forme une surface de came 32, qui, à mesure que l’arbre 12 tourne, vient agir sur les palettes 30 — en raison du décalage entre l'axe 14 central de rotation de l’arbre 12 et l'axe 141 décentré de la cavité 20. Les palettes 30 sont poussées vers l'intérieur ou vers l'extérieur du tambour 21 en suivant la surface de came 32. Les palettes 30 sont par exemple en opposition, une palette sollicitée vers l’intérieur du tambour 21 sollicitant une palette

30 vers l'extérieur du tambour 21. Ainsi, l'ampleur des volumes varie selon la position angulaire de l'arbre 12 par rapport à la came 18.

A mesure que l'arbre 12 tourne autour de l'axe 14 central, le fluide tel que l'huile pénètre par l'espace d'admission 22 depuis une enceinte de récupération de fluide de lubrification d’équipement vers un volume à l’intérieur de la cavité 20, délimité par deux palettes 30 consécutives. La rotation de l'arbre 12 entraîne le volume vers un espace de refoulement 24 vers des conduits de recirculation du circuit de recirculation, augmentant la pression du fluide du fait de la réduction du volume de la cavité.

Les positions angulaires des organes de pompage 30 autour de axe 14 central (et de l'arbre 12) définissent le cycle de pompage de chaque pompe. Les positions angulaires des organes de pompage sont identiques entre les pompes si les pompes sont en phase et sont différentes entre les pompes si les pompes sont déphasées. Ceci est aussi vrai pour d'autres type de pompes, par exemple gérotorique — les organes de pompage mis en rotation dans de telles pompes ayant des positions angulaires répondant aux mêmes caractéristiques.

L’invention se rapporte aussi à un circuit de lubrification comprenant le dispositif 10 de lubrification et de récupération et à une turbomachine d’aéronef comprenant le circuit de lubrification. Le circuit de lubrification comprend des enceintes de récupération de fluide de lubrification, les pompes de récupérations étant aptes à récupérer le fluide de lubrification dans une enceinte respective et à recirculer le fluide de lubrification dans le circuit de lubrification.

L’invention se rapporte aussi à un procédé d'assemblage du dispositif 10 de lubrification. Le procédé peut comprendre la fourniture de l'arbre d'entraînement monobloc. Puis le procédé peut comprendre l’empilage des pompes de récupération le long de l'arbre 12 d'entraînement commun aux pompes. Le procédé est simplifié — lors de la fabrication du dispositif 10 ou lors d'une opération de maintenance. Le dispositif 10 peut comprendre des organes de pompage. Les positions angulaires des organes de pompage autour de l'arbre d'entraînement peuvent être prédéfinies. Ceci facilite encore l'assemblage et évite les erreurs lors de la fabrication ou de la maintenance. Les positions angulaires autour de l’arbre

12 d’entraînement (et de l'axe 14) sont identiques entre les pompes ou sont différentes entre les pompes, selon que l'assemblage du dispositif conduise à des cycles de pompage des pompes qui soient en phase ou déphasés.

L’invention se rapporte aussi à une turbomachine d’aéronef comprenant le circuit de lubrification et de récupération. Une telle turbomachine nécessite des débits importants de fluide de lubrification (plus de plusieurs milliers voire plusieurs dizaines de milliers de litres par heure) et le circuit de lubrification doit remplir un nombre de fonctions importantes — le tout avec un poids et un encombrement le plus faible possible. Quand bien même le nombre de pompes utilisées augmente, l'encombrement reste maintenu.

D'une manière générale, l'invention permet de réduire le volume du dispositif et du circuit de lubrification, ainsi que la masse et le nombre de références alors même que la tendance du marché aéronautique tend vers l'augmentation du nombre d'équipements à lubrifier au sein de la turbomachine. D'une manière générale, on parvient aussi à réduire les coûts de fabrication. Par ailleurs, l'entretien et la maintenance sont plus aisés et sans risque d'erreur d'assemblage.

La présente invention a été décrite en relation avec des modes de réalisations spécifiques, qui ont une valeur purement illustrative et ne doivent pas être considérés comme limitatifs. D'une manière générale, il apparaîtra évident pour un homme du métier que la présente invention n’est pas limitée aux exemples illustrés et/ou décrits ci-dessus.

Claims

Revendications

1. Dispositif (10) de lubrification pour turbomachine d’aéronef, comprenant une pluralité de pompes de récupération (101, 102, 103, etc.) d'un fluide de lubrification, les pompes de récupération ayant un arbre d’entraînement (12) commun à toutes les pompes, l'arbre (12) étant monobloc.

2. Dispositif (10) selon la revendication 1, dans lequel les pompes de récupération (101, 102, 103, etc.) sont disposées successivement le long de l’arbre (12), le dispositif comprenant des paliers (16) de guidage de l'arbre en rotation par rapport aux pompes, deux pompes adjacente ayant un palier commun.

3. Dispositif (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l'arbre d'entraînement (12) comporte des sections de diamètres différents.

4. Dispositif (10) selon les revendications 2 ou 3, dans lequel des sections de l'arbre (12) portées par les paliers (16) de guidage communs à des pompes adjacentes ont un diamètre plus grand.

5. Dispositif (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les pompes de récupération (101, 102, 103, etc.) sont des pompes volumétriques, de préférence du type à palettes ou gérotorique.

6. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les pompes de récupération (101, 102, 103, etc.) ont respectivement des cycles de pompage en phase les uns par rapport aux autres.

7. Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel les pompes de récupération (101, 102, 103, etc.) ont des organes (30) de pompage dont les positions angulaires autour de l’arbre d’entraînement sont identiques entre les pompes.

8. Dispositif (10) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel les pompes de récupération (101, 102, 103, etc.) ont respectivement des cycles de pompage déphasés les uns par rapport aux autres.

9. Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel les pompes de récupération (101, 102, 103, etc.) ont des organes (30) de pompage dont les positions angulaires autour de l’arbre d'entraînement sont différentes entre les pompes.

10. Circuit de lubrification pour turbomachine d'aéronef, comprenant le dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes.

11. Circuit de lubrification selon la revendication précédente, comprenant des enceintes de récupération de fluide de lubrification, les pompes de récupérations (101, 102, 103, etc.) étant aptes à récupérer le fluide de lubrification depuis une enceinte respective et apte à recirculer le fluide de lubrification dans le circuit de lubrification.

12. Turbomachine d’aéronef comprenant le circuit de lubrification selon l’une des revendications précédentes.

13. Procédé d'assemblage du dispositif (10) de lubrification selon l’une des revendications 1 à 9, comprenant les étapes de - Fourniture de l'arbre d'entraînement (12) monobloc, - Empilage des pompes de récupération (101, 102, 103, etc.) le long de l'arbre d'entraînement (12) commun aux pompes.

14. Procédé d'assemblage selon la revendication précédente, dans lequel les pompes de récupération (101, 102, 103, etc.) comportent des organes (30) de pompage dont les positions angulaires autour de l'arbre d'entraînement (12) sont prédéfinies.

15. Procédé d'assemblage selon la revendication précédente, dans lequel les positions angulaires des organes (30) de pompage autour de l'arbre d'entraînement (12) sont identiques entre les pompes ou sont différentes entre les pompes.