ES2208228T3

ES2208228T3 - Circuito de combustible con filtro principal protegido.

Info

Publication number: ES2208228T3
Application number: ES00400067T
Authority: ES
Inventors: Marie-Trinite Rose Blot-Carretero; Jean-Marie Brocard
Original assignee: SNECMA Moteurs SA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 2000-01-13
Publication date: 2004-06-16
Anticipated expiration: 2020-01-13
Also published as: EP1020637B1; FR2788561A1; DE60007181D1; FR2788561B1; US6251270B1; DE60007181T2; EP1020637A1

Abstract

Filtro (4) para circuito de carburante que tiene un recinto (7) estanco formado por una envoltura (40) que contiene un elemento filtrante (8), una salida (6) de carburante dispuesta de manera que el carburante que entra en el recinto estanco sólo puede alcanzar la salida (6) a través del elemento filtrante (8), un filtro (4) que comprende dos entradas (23, 24), una primera (23) y una segunda (24), estando constituidas estas dos entradas por aberturas de la envoltura (40) que forma el recinto (7) estanco, desembocando estas dos entradas (23, 24) directamente dentro del recinto (7) que contiene el elemento filtrante (8), caracterizado porque el recinto (7) estanco que contiene dicho elemento filtrante (8) está formado por una envoltura (40) provista de aberturas (23, 24) que forman las entradas (23, 24) del recinto (7), llevando esta envoltura (40) al menos un tabique (31, 32) que sale de la envoltura (40) entre las dos entradas (23, 24).

Description

Circuito de combustible con filtro principal protegido.

Dominio de la invención

La invención se sitúa en el dominio de los filtros para carburantes, en particular los filtros utilizados en los circuitos de carburante de motores de aviones. Ésta concierne también a los circuitos de carburante que utilizan tales filtros.

Técnica anterior

Los filtros, en particular de carburante, son conocidos desde hace mucho tiempo. Éstos comprenden un recinto estanco, por ejemplo de forma cilíndrica. Este recinto contiene un elemento filtrante. Una entrada de carburante y una salida de carburante están situados a un lado y al otro del elemento filtrante de manera que el carburante que sale pasa necesariamente a través del elemento filtrante. Un ejemplo de circuito de carburante de avión que utiliza un filtro como tal está representado esquemáticamente en la figura 1.

El carburante procedente de un depósito no representado es conducido por una tubería 1 hacia una bomba de baja presión 2 que es una bomba de cebado para una bomba principal 3 situada aguas abajo en el circuito. Un filtro principal 4 recibe el carburante procedente de la bomba de baja presión 2, por una parte, y el carburante procedente de los circuitos de retorno que serán descritos ulteriormente. El filtro 4 comprende, de forma conocida como se explica más arriba, una entrada de carburante 5, situada del lado aguas arriba, una salida de carburante 6 situada del lado aguas abajo, y un recinto estanco 7 delimitado por una envoltura 40. De forma conocida y no representada en la figura 1, el filtro principal 4 comprende un elemento filtrante 8. A la salida de la bomba principal 3, el carburante pasa a través de un dosificador 9. El dosificador 9 que está servocomandado sólo deja pasar la cantidad de carburante que es necesaria para el funcionamiento de los motores teniendo en cuenta el régimen de vuelo. Desviaciones 10, 11 situadas aguas arriba del dosificador 9 y aguas abajo de la bomba principal 3, dirigen el carburante, por una parte, hacia servomecanismos 12 que utilizan, para su funcionamiento, la presión del carburante obtenida a partir de la bomba principal 3, y, por otra parte, hacia un intercambiador térmico 13 a través de una válvula reguladora 15.

Para las explicaciones que siguen, es necesario ahora dar algunas indicaciones en cuanto a las temperaturas del carburante. Temperaturas en grados Celsius que corresponden a una temperatura exterior baja límite para un carburante de tipo A1 son dadas a título indicativo para diferentes lugares del circuito representado en la figura 1. El carburante dentro del depósito está en el curso del vuelo sensiblemente a la temperatura exterior a la altitud de vuelo, por ejemplo, y como representa la figura 1, a -54º. Esta baja temperatura podría comprometer el buen funcionamiento de los servomecanismos 12, y es por esto que un medio de recalentamiento de carburante 14, está previsto aguas arriba de los servomecanismos 12. En cambio, esta baja temperatura también es utilizada de forma ventajosa para refrigerar diversos medios de funcionamiento del avión y en particular de los motores. Esta refrigeración es efectuada por medio del intercambiador térmico principal 13 del cual se ha hablado más arriba. El carburante a la salida de los servomecanismos 12 es traído de nuevo por una tubería 16 hasta aguas arriba del intercambiador térmico principal 13, donde es introducido con el carburante a la salida de la válvula reguladora 15. A la salida del intercambiador térmico principal 13, el carburante se encuentra para el ejemplo de condiciones de la figura 1, a una temperatura de aproximadamente 7º. Este carburante es llevado aguas abajo de la bomba de baja presión 2, y aguas arriba del filtro principal 4, por una tubería 17, que constituye la extremidad aguas abajo del circuito de retorno del cual se ha hablado más arriba. Este circuito de retorno comprende la tubería 16 aguas abajo del servomecanismo 12, la desviación 11 que dirige a la válvula reguladora 15 y el circuito del intercambiador principal 13 terminado por la tubería 17. Teniendo en cuenta los caudales de carburante en los diversos elementos del circuito que acaban de ser descritos y las condiciones de funcionamiento relativas al ejemplo elegido, la temperatura del carburante a la entrada del filtro principal 4 es de aproximadamente -17º. Se comprende sin embargo que no están excluidas grandes fluctuaciones de esta temperatura puesto que se trata de una temperatura resultante de una mezcla entre, por una parte, el carburante que proviene del depósito cuya temperatura depende de las condiciones iniciales de vuelo, del tiempo de vuelo, y de las temperaturas exteriores encontradas, y por otra parte, el carburante procedente del circuito de retorno cuya temperatura depende del tiempo de vuelo, y de las temperaturas exteriores encontradas, pero también de los caudales necesarios en los motores, en los servomecanismos, y de los intercambios térmicos con los órganos refrigerados. Así, es posible que el carburante a la entrada del filtro principal 4 del circuito de carburante, presente temperaturas vecinas o iguales a -2º o aún -9º que son temperaturas propicias a la formación de partículas de escarcha que ensucian rápidamente el elemento filtrante 8 del filtro 4 hasta obturarlo. Una detección de este fenómeno origina la apertura de un cortocircuito 18 (by-pass) que cortocircuita el filtro obstruido. Otros cortocircuitos 18 que cortocircuitan otros elementos del circuito de carburante han sido representados en la figura 1 pero no serán comentados porque no son necesarios para la comprensión de la invención. En caso de formación de escarcha en el filtro 4, el carburante continúa circulando a través del cortocircuito 18, y en particular alimentando los inyectores de los motores, pero no es más filtrado y se corre el riesgo de ensuciar hasta de obstruir uno o varios inyectores lo cual perturba el funcionamiento de los motores. Conviene notar que el circuito que acaba de ser descrito en relación con la figura 1 es un ejemplo genérico de circuito reciente y que existen prácticamente tantas variantes como motores. Además, la descripción que ha sido hecha es sucinta, y únicamente destinada a hacer comprender que por diversas razones la temperatura del carburante es variable en función de las partes del circuito dentro de las cuales se encuentra el carburante. Han existido en el pasado, turbomáquinas que comprenden circuitos regulados de recalentamiento de carburante para obtener un carburante a una temperatura que no permita la formación de escarcha. Estos circuitos regulados son de instalación costosa y su funcionamiento es altamente consumidor de energía. El filtro según la invención tiene por objeto disminuir la probabilidad de ocurrencia de obstrucción o de obturación parcial del filtro principal de un circuito de carburante por formación de escarcha. Esta disminución de probabilidad es obtenida sin dispositivos costosos o voluminosos y sin complicación del circuito.

Se conoce por el documento EP 0 166 160 A un filtro de gasoil en el cual el carburante que proviene de un depósito entra por una entrada y sale de éste por una salida, mientras que una segunda entrada del filtro recibe carburante caliente procedente de una bomba de alta presión. Este carburante caliente entra en una cámara intermedia del filtro equipada con equipos de regulación de temperatura. El carburante caliente es introducido en mayor o menor cantidad por medio de una válvula antirretorno y se mezcla con el carburante frío procedente del depósito.

El documento US 4 899 535 A describe un circuito de carburante de avión dentro del cual un filtro que sólo comprende una sola entrada recibe un caudal de carburante resultante de una mezcla de carburante que proviene del depósito y de un carburante proveniente del circuito.

Breve descripción de la invención

Así, el filtro según la invención, es un filtro para circuito de carburante que tiene un recinto estanco formado por una envoltura que contiene un elemento filtrante, una salida de carburante dispuesta de manera que el carburante que entra en el recinto estanco sólo puede alcanzar la salida a través del elemento filtrante, comprendiendo el filtro dos entradas, una primera y una segunda formadas por aberturas de la envoltura, desembocando estas dos entradas directamente dentro del recinto que contiene el elemento filtrante.

En un circuito que comprende un filtro según la invención, la primera entrada estará reservada por ejemplo para el carburante que no ha experimentado ningún tratamiento térmico y que llega del depósito. La segunda entrada estará reservada para el carburante que ha experimentado un recalentamiento y que llega por un circuito de retorno. Así, el elemento filtrante recibe directamente de un lado un carburante "caliente" que no comporta riesgo de helada, y del otro lado un carburante frío, que la mayor parte del tiempo se encuentra a una temperatura inferior a -9º, es decir a una temperatura inferior a la temperatura a la cual el agua contenida en el carburante puede escarchar bajo la forma de partículas que ocasionan rápidamente la obturación del filtro. Los carburantes caliente y frío son introducidos directamente en el recinto que contiene el elemento filtrante de manera que no se favorezca una mezcla previa de los carburante caliente y frío. Las mezclas entre carburante frío y carburante caliente engendradas por las turbulencias en el momento de la entrada en el filtro son inestables de manera que si hay un caudal de formación de escarcha en un lugar del elemento filtrante, se puede esperar razonablemente que estas condiciones de formación de escarcha sean en sí mismas inestables y que la formación de escarcha no prosiga más. Por otra parte, si el carburante frío se encuentra a una temperatura que hace posible la formación de escarcha, el filtro en lugar de escarcharse en masa sobre toda su superficie, tendrá una zona fría que se escarchará y obstruirá primero y una zona caliente que se escarchará la última. La doble entrada, caliente y fría, hace posible un cierto control, una cierta orientación del mecanismo de formación de escarcha de la superficie del elemento filtrante que conduce a alargar el tiempo de funcionamiento sin apertura del cortocircuito. Esto es debido al hecho de que la parte de carga al nivel del filtro queda suficientemente escasa porque una porción de la superficie filtrante queda exenta de escarcha.

Un filtro según la invención está caracterizado porque comprende en el interior del recinto estanco tabiques separadores que dificultan la mezcla entre el carburante frío que llega a una entrada y el carburante caliente que llega a la otra entrada. Se aumenta así la segregación entre carburante frío y carburante caliente.

Breve descripción de los dibujos

Un ejemplo de realización de un filtro según la invención será descrito a continuación en relación con los dibujos anexos en los cuales:

- la figura 1 ya descrita representa un ejemplo de esquema de un circuito de carburante conocido que comprende un filtro conocido;

- la figura 2 es una vista en corte longitudinal según III-III de la figura 4 de un filtro de doble entrada según la invención y que también hace aparecer la modificación aportada a un circuito de carburante que utiliza un filtro de doble entrada según la invención;

- la figura 3 es una vista en corte transversal según IV-IV de la figura 2 de un filtro de doble entrada según la invención; y

- la figura 4 es una vista en corte transversal según IV-IV de la figura 2 de un filtro de doble entrada según una variante de la invención.

Descripción de modos de realización de la invención

En todas las figuras los elementos que tienen la misma función llevan el mismo número de referencia. Las flechas indican el sentido de circulación del carburante.

Las figuras 2 y 3 son vistas en corte longitudinal y en corte transversal respectivamente, de un filtro 4 de doble entrada según la invención. Una primera entrada 23 recibe el carburante frío procedente del depósito, no habiendo sufrido el carburante ningún tratamiento térmico. Una segunda entrada 24 recibe el carburante del circuito de retorno del cual una parte al menos ha sido objeto de un recalentamiento, y que por esta razón es llamado carburante caliente, aunque su temperatura queda baja, del orden de la decena de grados Celcius. Estas entradas 23, 24 introducen el carburante dentro de un recinto estanco 7 que en el ejemplo representado y sin que esto sea limitativo, está delimitado por una envoltura 40 de forma cilíndrica de eje AA'. El recinto por consiguiente está delimitado por dos discos transversales 25, 26 y una virola 27 paralela al eje AA' que componen conjuntamente la envoltura 40. De forma ventajosa, al menos una de las entradas 23, 24 está constituida por una abertura 41, en forma de judía, en uno u otro de los discos 25, 26. En el ejemplo representado, la abertura 41 está delimitada por una parte, por dos arcos de círculo 28, 38 concéntricos que tienen cada uno extremidades, y por otra parte, por dos curvas de empalme 29, 30. Cada una de las curvas de empalme 29, 30 empalma entre ellas dos extremidades de arcos de círculo 28,38. Con preferencia, los arcos de círculo 28, 38 que delimitan las judías están centrados sobre el eje AA'. En el ejemplo representado en la figura 4, las dos entradas 23, 24 tienen una forma de judía pero solamente los límites de una de las judías han sido numerados. El recinto 7 comprende de forma conocida un elemento filtrante 8. Este elemento filtrante 8 divide el recinto en dos volúmenes, un volumen de recepción 20 y un volumen de salida 22. Las aberturas de entrada 23, 24 del recinto 7 están situadas a un mismo lado con respecto al elemento filtrante 8, de modo que éstas desembocan dentro del volumen de recepción 20. La abertura de salida 6 se sitúa al otro lado del elemento filtrante 8 de modo que ésta recibe el carburante después de su paso a través del elemento filtrante 8. En el ejemplo representado el volumen de recepción 20 se encuentra en la periferia del recinto 7, y el volumen de salida 22 en el centro. Las dos aberturas de entrada 23, 24 ocupan situaciones diametralmente opuestas una a la otra. De este modo, el carburante frío tiene tendencia a quedarse en la parte 33 del volumen 20 de recepción que se encuentra del lado de la primera entrada 23, mientras que el carburante caliente tiene tendencia a quedarse en la parte 34 del volumen 20 de recepción que se encuentra del lado de la segunda entrada 24. Así, en caso de condiciones de formación de escarcha, solamente la parte 36 del elemento filtrante 8 que se encuentra del lado de la primera entrada 23 tendrá tendencia a obstruirse por depósito de partículas de escarcha. La otra parte 37 del elemento filtrante 8 que recibe el carburante caliente quedará abierta. De este modo la pérdida de carga al nivel del elemento filtrante 8 será insuficiente para provocar la apertura del cortocircuito del filtro. A fin de reforzar esta tendencia a la segregación de los carburantes caliente y frío se puede, de manera ventajosa y como está representado en la figura 4, disponer de tabiques 31, 32 que salen de la envoltura 40, interiormente dentro del volumen 20 entre las dos partes, 33 y 34. Los tabiques 31, 32 pueden, como está representado en la figura 4, tener una anchura igual a la distancia comprendida entre el elemento filtrante 8 y la superficie lateral 27. Éstos pueden también tener una anchura menor y no extenderse sobre toda la longitud axial del recinto 7 o también ser calados. Los tabiques 31, 32 son, en el ejemplo representado, salientes de manera diametral-
mente opuesta a la virola 27.

La modificación aportada al circuito para la utilización de un filtro conforme a la invención será ahora comentada en relación con la figura 2. En primer lugar conviene notar que un filtro según la invención puede utilizarse con cualquier circuito cuyas partes contengan carburante a temperaturas desiguales entre ellas. Conviene notar después que el empleo de un filtro conforme a la invención sólo perturba muy poco la disposición general del circuito. Así, la figura 2 representa la modificación aportada por la utilización de un filtro según la invención a la parte de circuito rodeada, en la figura 1, por una línea punteada. En la figura 1, se ve que la unión entre el carburante frío dirigido hacia la entrada única 5 del filtro 4, por una tubería 21, se efectúa al nivel de un empalme 19 de unión de la tubería 21 y de la tubería 17 que hace volver el carburante caliente al circuito principal de carburante. Este empalme 19 se encuentra aguas arriba del filtro 4. En la figura 2 la única modificación aportada al circuito consiste en suprimir este empalme de la tubería 19. La unión de los carburantes caliente y frío o más generalmente a temperaturas diferentes una de la otra, se efectúa dentro del filtro donde el carburante frío penetra por la entrada 23 mientras que el carburante caliente penetra por la entrada 24. Así, la primera entrada 23 está conectada a una tubería 35 procedente de la bomba 2 que extrae el carburante de un depósito del avión, estando la segunda entrada 24 conectada a la tubería 17 empalmada al intercambiador térmico 13 dentro del cual el carburante ha sido utilizado como fluido de refrigeración.

Se insiste sobre el hecho de que los modos de realización que acaban de ser expuestos más arriba en relación con las figuras 2 a 4, no son más que ejemplos y que pueden adaptarse realizaciones conformes a la invención de cualquier forma conocida de filtro, que podrá ser modificada para introducir una entrada suplementaria y eventualmente uno o varios tabiques de segregación de carburantes frío y caliente, saliendo este tabique o estos tabiques de la envoltura hacia el interior de la envoltura entre las dos entradas 23, 24. Un filtro como tal podrá ser utilizado no solamente sobre un circuito de avión sino también sobre otros dispositivos.

Claims

1. Filtro (4) para circuito de carburante que tiene un recinto (7) estanco formado por una envoltura (40) que contiene un elemento filtrante (8), una salida (6) de carburante dispuesta de manera que el carburante que entra en el recinto estanco sólo puede alcanzar la salida (6) a través del elemento filtrante (8), un filtro (4) que comprende dos entradas (23, 24), una primera (23) y una segunda (24), estando constituidas estas dos entradas por aberturas de la envoltura (40) que forma el recinto (7) estanco, desembocando estas dos entradas (23, 24) directamente dentro del recinto (7) que contiene el elemento filtrante (8), caracterizado porque el recinto (7) estanco que contiene dicho elemento filtrante (8) está formado por una envoltura (40) provista de aberturas (23, 24) que forman las entradas (23, 24) del recinto (7), llevando esta envoltura (40) al menos un tabique (31, 32) que sale de la envoltura (40) entre las dos entradas (23, 24).

2. Filtro principal (4) según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha envoltura (40) es de forma cilíndrica de eje AA' formada por una virola (27) axial y dos discos transversales (25, 26).

3. Filtro principal (4) según la reivindicación 2, caracterizado porque al menos una de las aberturas de entrada (23, 24) tiene una forma de judía.

4. Circuito de carburante de avión, caracterizado porque comprende al menos un filtro (4) según una de las reivindicaciones precedentes, recibiendo la primera entrada (23) carburante a una temperatura diferente de la del carburante recibido por la segunda entrada (24).

5. Circuito de carburante de avión según la reivindicación 4, caracterizado porque la primera entrada (23) está conectada a una tubería (35) procedente de una bomba (2) que extrae el carburante de un depósito del avión, estando la segunda entrada (24) conectada a una tubería (17) que recibe carburante procedente de un intercambiador térmico (13) dentro del cual el carburante es un fluido de refrigeración.