BR112013026054B1 - circuito de carburante que compreende meios de controle de uma bomba e turbina de aeronave - Google Patents

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Abstract

CIRCUITO DE CARBURANTE QUE COMPREENDE MEIOS DE CONTROLE DE UMA BOMBA. A presente invenção refere-se a um circuito de carburante (10) de uma turbomáquina que compreende uma bomba de baixa pressão (12), uma bomba de alta pressão (14), um conduto de baixa pressão (22) que liga a bomba de baixa pressão (12) à bomba de alta pressão (14), um conduto de alta pressão (26) alimentado pela bomba de alta pressão (14), no qual pelo menos um componente (20) é disposto, meios de controle do funcionamento do componente (20), caracterizado pelo fato de que ele compreende uma válvula automática (34) própria para obturar um segmento (30, 32) do conduto (26) quando a pressão do conduto de baixa pressão (22) é inferior a um valor limite predeterminado, e os meios de controle são próprios para detectar que a válvula automática (34) obtura pelo menos em parte o segmento (30, 32).

Description

DESCRIÇÃO DOMÍNIO TÉCNICO
[0001] A presente invenção refere-se a um circuito de carburantede turbomáquina que compreende meios que permitem detectar uma pane de uma bomba de alimentação com carburante.
[0002] A invenção propõe mais especialmente um circuito de carburante que limita o número de sensores de pane dos componentes do circuito.
ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR
[0003] O circuito de carburante de uma turbomáquina de aeronavecompreende principalmente uma bomba de baixa pressão que alimenta uma bomba de alta pressão, a bomba de alta pressão alimentando os diversos componentes da turbomáquina. A vazão e a pressão de carburante na saída da bomba de baixa pressão permitem "encher" a bomba de alta pressão.
[0004] A bomba de baixa pressão é ela própria alimentada comcarburante por uma bomba de alimentação da aeronave.
[0005] Em caso de pane da bomba de baixa pressão, a pressãode carburante que alimenta a bomba de alta pressão é relativamente pequena. Disso resulta que a bomba de alta pressão é submetida a grandes tensões para ser capaz de fornecer uma pressão de carburante suficiente.
[0006] Essas tensões maiores provocam um desgaste prematuroda bomba de alta pressão, e um risco de pane dessa última quando a aeronave está em vôo.
[0007] Para reduzir o risco de pane em vôo da bomba de altapressão provocado pela bomba de baixa pressão, foram propostos controles periódicos da bomba de baixa pressão, verificações visuais, ou então associar à bomba de baixa pressão um sensor que permite detectar a pane da bomba.
[0008] A utilização de um sensor permite detectar automaticamente a pane da bomba de baixa pressão, e assim efetuar uma operação de manutenção adaptada.
[0009] Um tal método de controle com um sensor associado àbomba de baixa pressão aumenta a complexidade do sistema eletrônico da turbomáquina, que deve compreender uma via de comunicação associada a cada sensor.
[00010] Isso aumenta assim os custos e a massa da turbomáquina, notadamente devido à presença de cabos elétricos de grande comprimento.
[00011] A invenção tem como objetivo propor meios para detectar automaticamente uma pane ou uma degradação da bomba de baixa pressão que permitem limitar o número de sensores utilizados no circuito de carburante.
EXPOSIÇÃO DA INVENÇÃO
[00012] A invenção propõe um circuito de carburante de uma tur- bomáquina que compreende: - uma bomba de baixa pressão que alimenta o circuito de carburante com carburante sob pressão, - uma bomba de alta pressão alimentada com carburante pela bomba de baixa pressão, - um conduto de baixa pressão que liga a bomba de baixa pressão à bomba de alta pressão, - pelo menos um conduto de alta pressão alimentado com carburante pela dita bomba de alta pressão, no qual pelo menos um componente da turbomáquina é disposto, o dito conduto de alta pressão compreendendo um segmento que alimenta o dito componente da turbomáquina, - meios de controle do funcionamento do dito pelo menos um componente da turbomáquina, caracterizado pelo fato de que ele compreende uma válvula automática própria para obturar pelo menos em parte um segmento do dito pelo menos um conduto que é associado ao componente, quando a pressão de carburante dentro do conduto de baixa pressão é inferior a um valor limite predeterminado, e pelo fato de que os ditos meios de controle são próprios para detectar que a válvula automática obtura pelo menos em parte o dito segmento.
[00013] A detecção de uma pane da bomba de baixa pressão pelos meios de controle do componente da turbomáquina permite não utilizar sensor associado à bomba de baixa pressão, ao mesmo tempo em que se conserva a função de detecção de pane da bomba de baixa pressão.
[00014] De preferência, a válvula automática é acionada diretamente pelo carburante dentro do conduto de baixa pressão.
[00015] De preferência, o circuito de carburante compreende um conduto que liga diretamente a válvula automática ao conduto alimentado pela bomba.
[00016] De preferência, a válvula automática é disposta em umsegmento do conduto situado a montante do dito componente.
[00017] De preferência, a válvula automática é disposta em umsegmento do conduto situado a jusante do dito componente.
[00018] De preferência, a pressão dentro do conduto de baixa pressão é variável em função do regime da turbomáquina, e o dito valor limite é substancialmente igual ao valor mínimo da pressão que a bomba de baixa pressão é capaz de fornecer quaisquer que sejam as condições de funcionamento da turbomáquina.
[00019] De preferência, a válvula automática é própria para obturar completamente o segmento quando o valor da pressão dentro do conduto de baixa pressão é inferior ao dito valor limite.
[00020] De preferência, a válvula automática é própria para obturar em parte o segmento quando o valor da pressão dentro do conduto de baixa pressão é inferior ao dito valor limite.
[00021] A invenção propõe também uma turbina de aeronave que compreende uma bomba de baixa pressão que alimenta com carburante uma bomba de alta pressão, caracterizada pelo fato de que ela compreende um circuito de carburante que compreende uma válvula automática de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[00022] Outras características e vantagens da invenção aparecerão com a leitura da descrição detalhada que se segue para a compreensão da qual será feito referência às figuras anexas entre as quais: - a figura 1 é uma representação esquemática de um circuito de carburante de acordo com a invenção, no qual a bomba de baixa pressão está em estado de funcionamento; - a figura 2 é uma representação similar àquela da figura 1, na qual a bomba de baixa pressão está fora de serviço.
EXPOSIÇÃO DETALHADA DE MODOS DE REALIZAÇÃO ESPECIAIS
[00023] Foi representado na figura 1 um circuito de carburante 10 de uma turbomáquina tal como um turborreator de avião.
[00024] O circuito de carburante 10 compreende uma bomba de baixa pressão 12 que alimenta o circuito de carburante 10. A pressão de carburante na saída da bomba de baixa pressão pode atingir 12 bars.
[00025] O circuito de carburante 10 compreende também uma bomba de alta pressão 14 alimentada com carburante pela bomba de baixa pressão 12 e que fornece carburante a uma pressão elevada.
[00026] Esse carburante a pressão elevada é destinado a alimen- tar os componentes da turbomáquina entre os quais uma unidade 16 de dosagem do carburante que fornece o carburante à câmara de combustão, acionadores 18 de pás com geometria variável da tur- bomáquina ou válvulas 20 que permitem comandar uma folga radial entre pás móveis e um cárter fixo.
[00027] O circuito de carburante 10 compreende um conduto de baixa pressão 22 que liga a bomba de baixa pressão 12 à bomba de alta pressão 14, no qual um filtro 24 é disposto.
[00028] O circuito de carburante 10 compreende também um conduto de alta pressão 26 que liga a bomba de alta pressão 14 aos componentes 16, 18, 20 da turbomáquina.
[00029] O conduto de alta pressão 26 compreende notadamente um distribuidor 28 e segmentos de alta pressão 30 que distribuem o carburante para os componentes 16, 18, 20.
[00030] Cada um desses componentes 16, 18, 20 é conectado ao conduto de baixa pressão por segmentos de retorno 32 associados que desembocam aqui a montante do filtro 24.
[00031] Cada um dos componentes 16, 18, 20 compreende por outro lado meios associados para o controle de seu funcionamento que são conectados a um dispositivo eletrônico de comando. Esses meios de controle e o dispositivo eletrônico de comando permitem emitir um alerta específico quando uma pane de um dos componentes 16, 18, 20 é detectada.
[00032] O circuito de carburante 10 compreende também uma vál-vulaautomática 34 que é associada a um componente 20 do circuito de carburante 10.
[00033] A válvula automática 34 é disposta de maneira a obturar pelo menos em parte o segmento de alta pressão 30 ou o segmento de retorno 32 associado ao dito componente 20 quando a pressão do carburante que provém da bomba de baixa pressão 12 é inferior a um valor limite predefinido.
[00034] O acionamento da válvula automática 34 é aqui realizado pelo carburante dentro do conduto de baixa pressão 22.
[00035] De fato, a pressão de carburante na saída da bomba de baixa pressão 12 é substancialmente a pressão de carburante dentro do conduto de baixa pressão 22.
[00036] Para isso, uma derivação 36 liga o conduto de baixa pressão 22 à válvula automática 34.
[00037] A válvula automática 34 é realizada de maneira que ela obture o segmento 30, 32 associado ao dito componente 20 quando a pressão dentro do conduto de baixa pressão 22 é inferior ao dito valor limite predeterminado.
[00038] Quando a pressão de carburante dentro do conduto de baixapressão 22 é superior ao valor limite, a válvula automática é mantida em uma posição na qual ela não obtura o segmento 30, 32 associado ao componente 20, para não impedir seu funcionamento.
[00039] Por exemplo, a válvula automática 34 compreende uma mola de retorno para a posição de obturação, que é comprimida sob a ação da pressão de carburante, e que é calibrada em função do valor limite.
[00040] A pressão de carburante na saída da bomba de baixa pressão 12 é variável com o regime da turbomáquina. Para isso, e a título de exemplo não limitativo, o valor limite da pressão para o qual a válvulaautomática 34 obtura o segmento 30, 32 é definido como sendo o valor mínimo da pressão de carburante na saída da bomba de baixa pressão 12 que corresponde ao regime mínimo da turbomáquina, por exemplo, o regime desacelerado da turbomáquina.
[00041] Quando a pressão de carburante dentro do conduto de baixapressão 22 é inferior ao valor limite, a válvula automática obtura pelo menos em parte o segmento 30, 32 associado ao componente 20.
[00042] Essa obturação do segmento 30, 32 provoca um defeito de funcionamento, tal como uma desaceleração, ou a paralisação completa do componente 20.
[00043] Os meios de controle associados ao componente 20 são próprios para detectar esse defeito de funcionamento provocado pela obturação provocada pela válvula automática 34, e um alerta é emitido pelo dispositivo eletrônico de comando.
[00044] Esse alerta pode ser analisado como sendo uma pane do componente 20 ou da bomba de baixa pressão 12.
[00045] Assim, depois desse alerta o componente 20 e a bomba de baixa pressão 12 são inspecionados para verificar qual deles, o componente 20 e/ou a bomba de baixa pressão 12, está fora de serviço.
[00046] Como pode ser visto na figura 1, quando a bomba de baixa pressão 12 está em estado de funcionamento, o valor da pressão dentro do conduto de baixa pressão 22 é superior ao valor limite.
[00047] A pressão de carburante permite nesse caso manter a vál-vulaautomática 34 em sua posição de abertura do segmento 32 no qual ela é disposta.
[00048] A válvula automática 34 não impede, portanto o funcionamento do componente 20 associado.
[00049] Em contrapartida, como pode ser visto na figura 2, quando a bomba de baixa pressão 12 está fora de serviço, a pressão de carburante dentro do conduto de baixa pressão 22 é inferior ao valor limite.
[00050] A válvula automática 34 está nesse caso em sua posição de fechamento pelo menos parcial do segmento 32. Aqui, a válvula automática 34 obtura completamente o segmento 32, é por essa razão que a parte do segmento 32 a jusante da válvula automática 34 não é representada.
[00051] O componente 20 não pode mais então funcionar corretamente. Os meios de controle do componente detectam então essa pane do componente e um alerta é emitido pelo dispositivo eletrônico de comando.
[00052] Aqui, como pode ser visto nas figuras 1 e 2, a válvula automática 34 é disposta no segmento de retorno 32 associado ao componente 20, quer dizer a jusante do componente 20, de modo que quando a válvula automática 34 está fechada, o carburante não pode mais sair do componente 20.
[00053] De acordo com uma variante de realização não representada, a válvula automática 34 é disposta no segmento de alta pressão 30 que alimenta o componente 20, quer dizer a montante do componente 20. Assim, quando a válvula automática 34 está fechada, o componente 20 não é alimentado com carburante.
[00054] Igualmente, de acordo com um primeiro modo de realização da válvula automática 34, essa última é realizada de maneira a obturar em totalidade o segmento 30, 32 no qual ela é disposta, de maneira a impedir totalmente o funcionamento do componente 20.
[00055] De acordo com um outro modo de realização da válvula automática 34, essa última é realizada de maneira a obturar somente em parte o segmento 30, 32 no qual ela é disposta, de maneira a limitar o funcionamento do componente 20, por exemplo para desacelerar o funcionamento do componente 20.
[00056] Os meios de controle do componente 20 são nesse caso realizados de maneira a ser próprios para detectar esse funcionamento limitado e/ou desacelerado do componente 20.
[00057] De acordo com um outro aspecto da válvula automática 34, o componente 20 associado à válvula automática 34, quer dizer no segmento 30, 32 do qual a válvula 34 é disposta, é um componente 20 para o qual a interrupção ou a limitação do funcionamento produzida pelo fechamento completo ou parcial da válvula automática 34 não apresenta o risco de interromper o funcionamento da turbomáquina.
[00058] A título de exemplo não limitativo, o componente 20 é uma válvula que regula uma vazão de ar que permite controlar uma folga radial entre o topo das pás da turbina de baixa pressão, e o cárter da turbina de baixa pressão.

Claims (9)

1. Circuito de carburante (10) de uma turbomáquina que compreende: - uma bomba de baixa pressão (12) que alimenta o circuito de carburante (10) com carburante sob pressão, - uma bomba de alta pressão (14) alimentada com carburante pela bomba de baixa pressão (12), - um conduto de baixa pressão (22) que liga a bomba de baixa pressão (12) à bomba de alta pressão (14), - pelo menos um conduto de alta pressão (26) alimentado com carburante pela dita bomba de alta pressão (14), no qual pelo menos um componente (20) da turbomáquina é disposto, o dito conduto de alta pressão (26) compreendendo um segmento (30) que alimenta o dito componente (20) da turbomáquina, - meios de controle do funcionamento do dito pelo menos um componente (20) da turbomáquina, caracterizado pelo fato de que ele compreende uma válvula automática (34) própria para obturar pelo menos em parte um segmento (30, 32) do dito pelo menos um conduto (26) que é associado ao componente (20), quando a pressão de carburante dentro do conduto de baixa pressão (22) é inferior a um valor limite predeterminado, e pelo fato de que os ditos meios de controle são próprios para detectar que a válvula automática (34) obtura pelo menos em parte o dito segmento (30, 32).
2. Circuito de carburante (10), de acordo com a reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que a válvula automática (34) é acionada diretamente pelo carburante no conduto de baixa pressão (22).
3. Circuito de carburante (10), de acordo com a reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que ele compreende um conduto (36) que liga diretamente a válvula automática (34) ao conduto (22) alimentado pela bomba (12).
4. Circuito de carburante (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a vál-vulaautomática (34) é disposta em um segmento (30) do conduto (26) situado à montante do dito componente (20).
5. Circuito de carburante (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a válvula automática (34) é disposta em um segmento (30) do conduto (26) situado à jusante do dito componente (20).
6. Circuito de carburante (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, no qual a pressão no conduto de baixapressão (22) é variável em função do regime da turbomáquina, caracterizado pelo fato de que o dito valor limite é substancialmente igual ao valor mínimo da pressão que a bomba (12) de baixa pressão é capaz de fornecer quaisquer que sejam as condições de funcionamento da turbomáquina.
7. Circuito de carburante (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a vál-vulaautomática (34) é própria para obturar completamente o segmento (30, 32) quando o valor da pressão no conduto de baixa pressão (22) é inferior ao dito valor limite.
8. Circuito de carburante (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a vál-vulaautomática (34) é própria para obturar em parte o segmento (30, 32) quando o valor da pressão no conduto de baixa pressão (22) é inferior ao dito valor limite.
9. Turbina de aeronave que compreende uma bomba (12) de baixa pressão, que alimenta com carburante uma bomba de alta pressão (14), caracterizada pelo fato de que ela compreende um circuito de carburante (10) que compreende uma válvula automática (34), como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.
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