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Cetté invention se rapporte à des dispositifs de lubrification pour moteurs à turbine à gaz et en particulier aux dispositifs de lubrifi- cation du type dans lequel l'huile de lubrification, après passage dans les éléments convenables du moteur,est rejetée dans l'atmosphère, dans-,un conduit d'alimentation du moteur ou dans n'importe quel endroit convenable sans être renvoyée à la source d'où l'huile est fournie au moteur. Un pa- reil dispositif de lubrification sera désigné ci-dessous par l'expression: "un dispositif de lubrification à l'huile du type sans vidange".
Dans un dispositif de lubrification à l'huile du type "sans vidan- ge", il est nécessaire que le débit de l'huile de lubrification sur les éléments à lubrifier soit exactement déterminé par les conditions de fonc- tionnement, et en particulier que des variations importantes du débit n' apparaissent pas au cours des variations de la température atmosphérique am- biante, de manière à ne pas priver ces éléments d'huile de lubrification dans certaines conditions et, d'autre part, de manière à ne pas atteindre un débit d'huile qui représenterait un gaspillage dans d'autres conditions.
La présente invention a notamment pour but un dispositif de lubri- fication à l'huile qui satisfasse aux conditions ci-dessus et soit en même temps simple et léger.
Dans ce but, la présente invention réalise un dispositif de lu- brification à l'huile du type Il sans vidange" pour un moteur à turbine à gaz, comprenant une source d'huile sous pression, des conduits pour amener l'huile de la source aux parties convenables du moteur, un organe de limi- tation du débit du type effilé dans lesdits conduits, et des réchauffeurs associés avec lesdits conduits, immédiatement en amont dé l'organe de limi= tation de débit, pour chauffer l'huile traversant l'organe de limitation du débit au moins à une température telle qu'au-delà, les variations de la viscosité de l'huile soient minimes lors des variations de température, grâce à quoi, pour une différence de pression donnée,
les variations du débit de l'huile à travers l'organe de limitation du débit sont maintenues entre des limites étroites et déterminées.
Selon une réalisation préférée de l'invention, l'organe de limita- tion du débit est un simple étranglement à section fixe. On s'arrange pour que la section de l'organe de limitation du débit, par rapport à celle du conduit, soit telle que, pour une pression déterminée, le débit d'huile soit essentiellement déterminé par l'organe de limitationo
La source d'huile sous pression comprend de préférence un réser- voir à huile que l'on maintient à pression essentiellement constante pendant le fonctionnement. Le réservoir à huile peut par exemple être mis sous pression par de l'air comprimé dans le compresseur du moteur, la pression dans le réservoir étant contrôlée par une soupape d'échappement réglée à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique.
Selon une autre réalisation de l'invention, les réchauffeurs peu- vent comporter un échangeur de chaleur alimenté par l'air comprimé dans un compresseur du moteur ou par du combustible qui, étant comprimé dans une pompe à combustible du moteur, est chauffé par l'action de la pompe.
Selon une réalisation préférée de la présente invention, on réali- se la combinaison, avec un dispositif d'alimentation en combustible d'un moteur à turbine à gaz qui comporte une pompe à combustible centrifuge com- mandée par le moteur, reliée de manière à alimenter en combustible l'essen- tiel de l'équipement pour la combustion du moteur et où la température du combustible fourni par la pompe augmente avec l'augmentation de l'altitude, étant donné la réduction de débit du combustible de la pompe vers l'équipe-
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ment pour la combustion avec l'augmentation de l'altitude, à une vitesse de rotation donnée du moteur, d'un dispositif de lubrification à l'huile du type " sans vidange" qui comprend un réservoir à huile, des conduits pour amener l'huile du réservoir aux éléments convenables du moteur,
un dispositif d'alimentation des conduits, à partir du réservoir, à une pres- sion essentiellement constante, des organes de limitation du débit dans lesdits conduits et un échangeur de chaleur dans lesdits conduits en amont de l'organe de limitation où l'huile, passant du réservoir au moteur, échan- ge de la chaleur avec l'huile venant de la pompe centrifuge.
L'échangeur de chaleur est, de préférence, une enveloppe entourant le conduit de passage d'huile, qui est alimentée en combustible par la pom- peo L'enveloppe peut former une partie de la conduite d'amenée de combusti- ble de la pompe à l'équipement pour la combustion, ou former une partie d' une conduite de retour qui est reliée à la sortie de la pompe et par la- quelle le combustible peut, par exemple, retourner au réservoir à combusti- ble.
Une matérialisation d'un dispositif de lubrification selon la pré- sente invention est décrite ci-àprès avec référence aux dessins ci-annexés dont: la figure 1 représente l'extrémité du compresseur d'un moteur à turbine à gaz, partiellement en coupe, avec le dispositif d'alimentation en combustible et le dispositif de lubrification à l'huile, et les figures 2a, 2b et 2c sont des graphiques indiquant certaines caractéristiques des dispositifso
Sur le dessin, le compresseur comprend une paroi externe 10 portant un certain nombre de pales 11 du stator qui alternent avec les pales 12 du rotor, montées sur un tambour de rotor 13.
Le tambour de rotor 13 comprend un certain nombre de disques 13a montés sur un arbre creux 13b, l'arbre étant monté sur des paliers dont un, 14, est visible sur la figure. Le palier 14 est logé dans un corps 15 qui fait également partie de la paroi intérieure de la prise d'air pour le compresseur, et le corps 15 est supporté par la paroi externe 10 au moyen des montants 16 qui traversent la prise d'air. '
Le corps 15 comporte également une partie du dispositif d'alimenta- tion et porte à son extrémité antérieure une coiffe 17 qui, avec la partie de la paroi externe 10, qui forme guidage, constitue la limite de la prise d'air du compresseur.
La partie du dispositif d'alimentation du moteur en combustible compris dans le corps 15 contient une enveloppe de pompe et de régulateur ( en anglais: pump-and-throttle) 18, dans laquelle est disposée une pompe centrifuge comportant une roue 19 et une conduite d'amenée 20 qui court d' une pompe à combustible de renfort 21 à l'enveloppe 18 en traversant un des montants 16, et comportant une conduite de sortie 23 qui, traversant un des montants 16, court extérieurement au compresseur et conduit aux injecteurs à combustible dans l'équipement du moteur pour la combustion, non représen- té.
La pompe de renfort 21 se trouve près d'un réservoir à combustible 24 et tire le combustible du réservoir pour alimenter la conduite 20. La pompe 21 est actionnée par un moteur hydraulique 25, tel qu'une turbine, et le liquide utilisé pour actionner la turbine 25 est du combustible prélevé à la sortie de la pompe à combustible 19 par une conduite de retour 26. Le combustible sortant de la turbine 25 est envoyé dans le réservoir à combus-
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tible par un tuyau 27.
La roue centrifuge 19 est actionnée par un arbre 28 qui , à son extrémité opposée à celle engageant avec la roue de la pompe, comporte un élargissement 28a nervuré afin de glisser dans des rainures correspondantes du tube de distribution d'huile 29 d'un dispositif de distribution d'huile qui a utilement 11a forme décrite dans le brevet anglais ? 3490/53 (Rolls-Royce Limited). Le tube de distribution 29 est relié à l'arbre 13b du compresseur avec lequel il tourne.
Le dispositif de lubrifcation est très simple et est calculé pour obtenir un débit essentiellement'constant d'huile de lubrification au tube de distribution 29.
Le dispositif de lubrification comprend un réservoir hermétique
30 avec un conduit de sortie 31 qui mène l'huile à travers un des montants
16 à un ajutage 32, d'où l'huile ,de lubrification est distribuée dans le tube de distribution 29. Le conduit 31 contient un organe de limitation de débit 33 qui est utilement du type effilé et qui contrôle le débit d'huile du réservoir 30. Le réservoir 30 est mis sous pression par de l'air prélé- vé au compresseur par un tuyau 34 allant de l'enveloppe 10 du compresseur au réservoir 30. Dans le tuyau 34, on a disposé un organe de limitation du débit 35 qui limite la quantité d'air prélevé au compresseur, et sous cet organe 35 on a prévu une soupape'de décompression 36 qui est disposée dans une dérivation 34a du tuyau 34.
La soupape de décompression est réglée pour maintenir la pression dans le réservoir à huile 30 à une valeur qui est es- sentiellement constante et légèrement supérieure à la pression atmosphérique, soit environ 5 1b/pouce carrée
Afin d'assurer une température déterminée de l'huile de lubrifica- tion, telle qu'au-delà la variation de viscosité de l'huile soit minime lors- que la température change et que le débit d'huile soit pratiquement indé- pendant des variations de température, la conduite d'amenée de l'huile 31 comporte une section 31a enfermée dans une enveloppe 26a, qui est constituée par une section de la conduite de retour 26 par laquelle du combustible est prélevé à la pompe à combustible par la turbine 25, afin d'actionner la pompe de renfort 21.
Lors du fonotionnement du moteur à turbine à gaz, la température du combustible à la sortie de la roue centrifuge 19 sera norma- lement supérieure 'à environ 20 G. et par conséquent, avec les huiles de lubrification utilisées usuellement dans les moteurs à turbine à gaz, le débit d'huile de lubrification du réservoir sous pression 30 par l'organe de limitation de débit 33 sera essentiellement indépendant des variations de températuresde l'huile.
En outre, on a constaté que lorsqu'une pompe sans déplacement rec- tiligne, telle que la pompe centrifuge 19, a son débit limité par une vites- se de rotation constante, le combustible demeure un moment en circulation dans la pompe avant d'en sortir et la température du combustible à la sortie de la pompe en est augmentée.
De plus, une pompe à combustible pour moteur est normalement calculée pour fournir le maximum de combustible nécessaire par le moteur au niveau de la mer et, pour cette raison, comme la masse d'air s'introduisant dans le mo- teur à une vitesse de rotation constante est réduite lorsqu' augmente 1' altidude de fonctionnement, le débit de combustible de la pompe doit être réduit proportionnellement.
En conséquence, avec une pompe comme la pompe 19, la température de sortie du combustible augmente avec l'augmentation de l'altitude, et comme la température de l'huile dans le réservoir 30 tend à descendre avec l'augmentation de l'altitude à cause de la diminution de la température ambiante dans la troposphère, l'échangeur de chaleur 26a,
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31a peut être calculé pour que les deux effets se compensent l'un l'autre et pour que la température de l'huile, immédiatement avant son passage par l'organe de limitation de débit 33, soit essentiellement constante ou main- tenue dans des limites déterminées.
Dans un exemple, l'huile connue sous la désignation E.E.L.3., lors- qu'elle est débitée à travers un orifice choisi pour obtenir une pression de 5 Ibs/pouce, carré, coule à un débit de 14 1/2 à 19 pintes anglaises par heure lorsque la température est légèrement supérieure à 20 Ce? le débit moyen de 16,75 pintes anglaises à l'heure étant obtenu à environ 40 C.
Les figures 2a , 2b et 2c montrent certaines caractéristiques esti- mées pour un dispositif de lubrification à l'huile comportant un échangeur de chaleur selon l'invention, comparé à un dispositif analogue ne compor- tant pas un tel échangeur de chaleur. Les courbes des figures sont basées sur l'emploi de l'huile connue sous la désignation E.E.L.3. et sur une dif- férence de pression de 5 Ibs/pouce carré d'amont en aval de l'organe de li- mitation du débit, et sont calculées pour une vitesse constante de vol de 600 milles anglais à l'heure à chaque altitude.
Sur la figure 2a, la courbe inférieure représente la température de l'air comprimé (avant l'entrée dans le moteur), c'est-à-dire la tempé- rature atmosphérique ambiante plus la température due au mouvement de 1' avion. On suppose qu'elle correspond à la température qu'atteindrait 1' huile sans emploi d'échangeur de chaleur. Sur la figure 2b, on montre-l'aug- mentation de la température du combustible en traversant la pompe à combus- tible et on constate que cette augmentation est fonction de l'augmentation de l'altitude à cause de la réduction du débit de combustible vers le moteur.
Cette courbe correspond à une vitesse de rotation constante du moteur. La courbe supérieure de la figure 2a représente la température atteinte par l'huile après passage par l'échangeur de chaleur 26a, 31a ; on suppose, vu le débit réduit de l'huile par rapport au débit du combustible dans le tuyau 26, que la température de l'huile à la sortie de l'échangeur de cha- leur est égale à la température du combustible à la sortie de la pompe.
Sur la figure 2c, on peut voir les débits de l'huile avec et sans échangeur de chaleur correspondant aux températures de l'huile représentées sur la figure 2a. Il est à noter qu'il existe une discontinuité dans la courbe du débit d'huile qui correspond à la discontinuité de la courbe de la température ambiante par rapport à l'altitude, c'est-à-dire la tropopau- seo On constatera plus particulièrement que, sur la plus grande partie de l'échelle des hauteurs représentées, la température du combustible à la sortie de la roue centrifuge et donc la température d'entrée de l'huile dans l'organe de limitation de débit est au-dessus d'environ 20 C., et que de cette façon le débit d'huile est essentiellement constant et varie seu- lement entre 13 et 18 pintes anglaises à l'heure.
Par contre, on remarque qu'un dispositif analogue sans échangeur de chaleur donne un débit d'huile qui tombe rapidement avec l'augmentation de la hauteur et devient dangereu- sement bas au-dessus de 30.000 pieds d'altitude environ.
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