FR2862724A1 - Hydraulic fluid cooling device for aircraft, has heat exchanger installed outside fuel tank, and control valve to control circulation of fuel in upstream line and returning of heated fuel to fuel tank - Google Patents
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Abstract
Description
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numérique 2. Il comprend, de manière connue en soi, un réservoir de fluide hydraulique 10, une ou plusieurs pompes hydrauliques 12, et des canalisations 14, 16, 18, 20. 2. It comprises, in a manner known per se, a hydraulic fluid reservoir 10, one or more hydraulic pumps 12, and pipelines 14, 16, 18, 20.
Le principe de fonctionnement d'un tel circuit va être brièvement rappelé, dans un cas particulier où le circuit alimente un seul consommateur 22, étant entendu qu'un circuit alimentant plusieurs consommateurs 22 fonctionne selon un principe analogue. The operating principle of such a circuit will be briefly recalled, in a particular case where the circuit supplies a single consumer 22, it being understood that a circuit feeding several consumers 22 operates according to a similar principle.
La pompe hydraulique 12 est une pompe haute pression qui pompe ou aspire du fluide hydraulique à partir du réservoir 10 au travers d'une première canalisation dite canalisation d'aspiration de fluide 14. Le fluide hydraulique est ensuite envoyé, sous haute pression, vers un consommateur 22 au travers d'une deuxième canalisation dite canalisation d'alimentation en fluide 16. La consommation d'énergie par ledit consommateur 22 se traduit par une diminution de la pression du fluide hydraulique, qui se trouve à basse pression en sortie du consommateur, dans une troisième canalisation dite canalisation de retour de fluide 18, au travers de laquelle il est renvoyé vers le réservoir de fluide hydraulique 10. The hydraulic pump 12 is a high-pressure pump which pumps or draws hydraulic fluid from the tank 10 through a first pipe called fluid suction pipe 14. The hydraulic fluid is then sent, under high pressure, to a consumer 22 through a second pipe called fluid supply pipe 16. The consumption of energy by said consumer 22 results in a decrease in the pressure of the hydraulic fluid, which is at low pressure at the consumer outlet, in a third pipe called fluid return line 18, through which it is returned to the hydraulic fluid reservoir 10.
Le circuit de fluide hydraulique comprend généralement une canalisation supplémentaire, appelée canalisation de drainage 20, associée à la pompe hydraulique. Celle-ci permet de renvoyer directement vers le réservoir 10 une partie du fluide hydraulique provenant de la pompe hydraulique 12 et correspondant aux fuites internes de cette pompe 12. Classiquement, il est estimé qu'environ 10% à 15% de la puissance SP 21972/VD totale disponible aux pompes est perdue du fait de l'existence de ces fuites internes, et que cette fraction de puissance est transformée en chaleur. Il en résulte un échauffement du fluide hydraulique circulant dans la canalisation de drainage 20 en direction du réservoir de fluide hydraulique 10. The hydraulic fluid circuit generally comprises an additional pipe, called drainage pipe 20, associated with the hydraulic pump. This makes it possible to send back directly to the reservoir 10 a portion of the hydraulic fluid coming from the hydraulic pump 12 and corresponding to the internal leaks of this pump 12. It is conventionally estimated that about 10% to 15% of the power SP 21972 Total VD available to the pumps is lost due to the existence of these internal leaks, and this fraction of power is transformed into heat. This results in a heating of the hydraulic fluid circulating in the drainage pipe 20 towards the hydraulic fluid reservoir 10.
Les consommateurs de fluide hydraulique peuvent également échauffer ledit fluide hydraulique, mais à un degré moindre que les pompes. Hydraulic fluid consumers can also heat up said hydraulic fluid, but to a lesser degree than the pumps.
De tels échauffements du fluide hydraulique ont des répercussions néfastes pour le fonctionnement du circuit hydraulique. En effet, il résulte de ces échauffements une dégradation du fluide hydraulique, et donc une diminution de ses performances. En particulier, un échauffement du fluide peut induire une augmentation de l'acidité dudit fluide, ce qui peut provoquer des détériorations des appareils consommateurs dudit fluide hydraulique. Il peut également résulter de ces échauffements une dégradation des joints du circuit hydraulique, et par suite des fuites externes du circuit hydraulique. Such heating of the hydraulic fluid has adverse repercussions for the operation of the hydraulic circuit. Indeed, it results from these heating degradation of the hydraulic fluid, and therefore a decrease in its performance. In particular, a heating of the fluid can induce an increase in the acidity of said fluid, which can cause deterioration of consumer devices of said hydraulic fluid. It can also result from these heating a degradation of the hydraulic circuit seals, and as a result of external leaks of the hydraulic circuit.
Il est donc nécessaire de maintenir le fluide hydraulique, circulant dans un tel circuit hydraulique destiné à alimenter un ou des consommateurs, au-dessous d'une température dite température de stabilité dudit fluide hydraulique. It is therefore necessary to maintain the hydraulic fluid, flowing in such a hydraulic circuit for supplying one or more consumers, below a so-called stability temperature of said hydraulic fluid.
Une première solution consiste à utiliser la capacité naturelle du circuit hydraulique à dissiper la chaleur par convection naturelle ou forcée avec l'air ambiant se trouvant autour des canalisations. Cette première solution donne satisfaction pour des aéronefs SP 21972/VD dont les besoins en puissance hydraulique sont suffisamment faibles pour qu'une telle dissipation de chaleur par les canalisations d'alimentation en fluide dissipe totalement ou quasi-totalement l'échauffement du fluide hydraulique. La dissipation est d'autant plus efficace que les canalisations d'alimentation sont longues. Mais pour des aéronefs qui sont compacts au regard de la puissance hydraulique installée, c'est-à- dire qui comportent une faible longueur de canalisations d'alimentation en comparaison de la puissance hydraulique disponible, la dissipation naturelle de chaleur reste insuffisante. A first solution is to use the natural ability of the hydraulic circuit to dissipate heat by natural or forced convection with ambient air around the pipes. This first solution is satisfactory for aircraft SP 21972 / VD whose hydraulic power requirements are low enough for such heat dissipation by the fluid supply lines completely or almost totally dissipates the heating of the hydraulic fluid. The dissipation is all the more effective as the supply lines are long. But for aircraft that are compact with respect to the hydraulic power installed, that is to say that have a short length of supply lines in comparison with the available hydraulic power, the natural heat dissipation remains insufficient.
Une deuxième solution permettant d'améliorer le refroidissement du fluide hydraulique consiste à compléter le circuit hydraulique par un échangeur de chaleur placé à l'intérieur d'un réservoir de carburant de l'aéronef. Le fluide hydraulique traverse cet échangeur de chaleur, il est alors refroidi, et sa chaleur est transférée au carburant contenu dans le réservoir de carburant accueillant l'échangeur de chaleur. Cette deuxième solution a pu être utilisée sur des aéronefs anciens, mais elle n'est plus acceptable depuis l'entrée en vigueur de nouvelles réglementations en matière de sécurité, qui imposent de minimiser tous les transferts thermiques vers le carburant. A second solution for improving the cooling of the hydraulic fluid is to complete the hydraulic circuit by a heat exchanger placed inside a fuel tank of the aircraft. The hydraulic fluid passes through this heat exchanger, is then cooled, and its heat is transferred to the fuel contained in the fuel tank accommodating the heat exchanger. This second solution could be used on old aircraft, but it is no longer acceptable since the entry into force of new safety regulations, which require minimizing all thermal transfers to fuel.
Une première condition requise par les règlementations préconise de limiter la génération de vapeur de carburant à l'intérieur de chaque réservoir de carburant. Cette condition est réalisée si la température du carburant reste inférieure à sa température de flammabilité TF. Or avec la deuxième SP 21972/VD. A first condition required by the regulations is to limit the generation of fuel vapor inside each fuel tank. This condition is achieved if the fuel temperature remains below its flammability temperature TF. Or with the second SP 21972 / VD.
solution de l'art antérieur, en présence d'un échangeur de chaleur à l'intérieur du réservoir de carburant, le risque existe que l'échangeur de chaleur se trouve au moins partiellement hors du carburant lorsque le niveau de carburant est bas. Dans ce cas il peut se produire un échauffement local excessif de la surface du carburant, et une quantité excessive de vapeur de carburant peut être générée. Par conséquence, cette deuxième solution ne remplit pas la première condition réglementaire. solution of the prior art, in the presence of a heat exchanger inside the fuel tank, the risk exists that the heat exchanger is at least partially out of the fuel when the fuel level is low. In this case excessive local heating of the fuel surface may occur, and an excessive amount of fuel vapor may be generated. Consequently, this second solution does not fulfill the first regulatory condition.
Une deuxième condition requise par les règlementations impose que la température Tm du carburant à l'entrée des moteurs ne dépasse pas une valeur maximale. Or la deuxième solution ne permet pas de maîtriser la température du carburant à l'entrée des moteurs, et par conséquent cette deuxième solution ne remplit pas la deuxième condition réglementaire. A second condition required by the regulations requires that the temperature Tm of the fuel at the engine inlet does not exceed a maximum value. But the second solution does not control the temperature of the fuel at the engine inlet, and therefore this second solution does not meet the second regulatory requirement.
EXPOSÉ DE L'INVENTION Il existe donc un besoin pour un dispositif de refroidissement d'un fluide hydraulique circulant à l'intérieur d'un aéronef pour alimenter en énergie des consommateurs tels que des actionneurs hydrauliques, qui ne rencontre pas les problèmes techniques des dispositifs de refroidissement qui ont été rappelés ci- dessus. SUMMARY OF THE INVENTION There is therefore a need for a device for cooling a hydraulic fluid circulating inside an aircraft to supply energy to consumers such as hydraulic actuators, which does not encounter the technical problems of the devices. which have been recalled above.
Selon un premier aspect de l'invention, le dispositif de refroidissement d'un fluide hydraulique circulant dans un circuit hydraulique d'un aéronef comprend: - au moins un réservoir de carburant, SP 21972/VD' - au moins une pompe de carburant par l'intermédiaire de laquelle du carburant est prélevé dans ledit réservoir de carburant, - au moins un échangeur de chaleur installé à l'extérieur dudit réservoir de carburant, qui est traversé à la fois par ledit fluide hydraulique et par ledit carburant, de sorte qu'un transfert thermique s'effectue dudit fluide hydraulique vers ledit carburant, et - au moins une canalisation de carburant, par l'intermédiaire de laquelle le carburant traverse ledit échangeur de chaleur, puis est renvoyé vers ledit réservoir de carburant. According to a first aspect of the invention, the device for cooling a hydraulic fluid flowing in a hydraulic circuit of an aircraft comprises: at least one fuel tank, SP 21972 / VD '; at least one fuel pump per whereby fuel is withdrawn from said fuel tank, - at least one heat exchanger installed outside said fuel tank, which is traversed by both said hydraulic fluid and said fuel, so that thermal transfer is effected from said hydraulic fluid to said fuel, and - at least one fuel line, through which the fuel passes through said heat exchanger, and is returned to said fuel tank.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne 15 également un aéronef équipé d'un tel dispositif de refroidissement d'un fluide hydraulique. According to a second aspect, the invention also relates to an aircraft equipped with such a device for cooling a hydraulic fluid.
Selon un troisième aspect de l'invention, le procédé de refroidissement d'un fluide hydraulique circulant dans un circuit hydraulique d'un aéronef, est caractérisé en ce qu'on fait passer ledit fluide hydraulique dans au moins un échangeur de chaleur d'un dispositif de refroidissement de fluide hydraulique comprenant: - au moins. un réservoir de carburant, au moins une pompe de carburant, par l'intermédiaire de laquelle du carburant est prélevé dans ledit réservoir de carburant, - au moins un échangeur de chaleur installé à l'extérieur dudit réservoir de carburant, qui est 30 traversé à la fois par ledit fluide hydraulique et par ledit carburant, de sorte qu'un transfert thermique SP 21972/VD s'effectue dudit fluide hydraulique vers ledit carburant, et - au moins une canalisation de carburant, par l'intermédiaire de laquelle le carburant traverse ledit échangeur de chaleur, puis est renvoyé vers ledit réservoir de carburant. According to a third aspect of the invention, the method of cooling a hydraulic fluid flowing in a hydraulic circuit of an aircraft, is characterized in that said hydraulic fluid passes into at least one heat exchanger of a hydraulic fluid cooling device comprising: - at least. a fuel tank, at least one fuel pump, through which fuel is withdrawn from said fuel tank; at least one heat exchanger installed outside said fuel tank, which is traversed at both by said hydraulic fluid and by said fuel, so that a thermal transfer SP 21972 / VD is effected from said hydraulic fluid to said fuel, and - at least one fuel pipe, through which the fuel passes through said heat exchanger, then is returned to said fuel tank.
Selon un quatrième aspect de l'invention, on applique ledit procédé de refroidissement au refroidissement d'un fluide hydraulique provenant d'une canalisation de drainage d'une pompe hydraulique d'un circuit hydraulique. According to a fourth aspect of the invention, said cooling method is applied to the cooling of a hydraulic fluid coming from a drainage pipe of a hydraulic pump of a hydraulic circuit.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre de modes de réalisation particuliers de l'invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1, déjà décrite, illustre un circuit hydraulique d'alimentation de consommateurs, 20 ainsi que son principe de fonctionnement; - la figure 2 illustre un dispositif de refroidissement de fluide hydraulique conforme à l'invention, ainsi que son principe de fonctionnement; - la figure 3A illustre une première variante d'un premier mode de réalisation préféré du dispositif de refroidissement pour fluide hydraulique conforme à l'invention; - la figure 3B est analogue à la figure 3A pour une deuxième variante du premier mode de réalisation préféré du dispositif de refroidissement pour fluide hydraulique conforme à l'invention; SP 21972/VD - la figure 4 illustre un deuxième mode de réalisation préféré du dispositif de refroidissement pour fluide hydraulique conforme à l'invention. Other features and advantages of the invention will appear on reading the following detailed description of particular embodiments of the invention, with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1, already described, illustrates a consumer hydraulic supply circuit, as well as its operating principle; FIG. 2 illustrates a hydraulic fluid cooling device according to the invention, as well as its principle of operation; FIG. 3A illustrates a first variant of a first preferred embodiment of the cooling device for hydraulic fluid according to the invention; FIG. 3B is similar to FIG. 3A for a second variant of the first preferred embodiment of the cooling device for hydraulic fluid according to the invention; SP 21972 / VD - Figure 4 illustrates a second preferred embodiment of the cooling device for hydraulic fluid according to the invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Sur la partie droite de la figure 2 est représentée schématiquement une canalisation de fluide hydraulique, repérée par 24, dans laquelle circule du fluide hydraulique destiné à être refroidi. Ladite canalisation de fluide hydraulique 24 peut être l'une des canalisations d'un circuit de fluide hydraulique 2 telles qu'elles ont été mentionnées ci-dessus en référence à la figure 1, à savoir une canalisation d'aspiration de fluide hydraulique 14, ou une canalisation d'alimentation en fluide hydraulique 16, ou encore une canalisation de drainage 20 d'une pompe hydraulique 12. Il est particulièrement intéressant de refroidir du fluide provenant d'une canalisation de drainage d'une pompe hydraulique, puisque c'est généralement là que le fluide hydraulique présente, en l'absence de refroidissement, la température la plus élevée lors de son retour vers le réservoir de fluide hydraulique. DETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS On the right-hand part of FIG. 2 is schematically represented a hydraulic fluid pipe, indicated by 24, in which hydraulic fluid circulates to be cooled. Said hydraulic fluid pipe 24 may be one of the pipes of a hydraulic fluid circuit 2 as mentioned above with reference to FIG. 1, namely a hydraulic fluid suction pipe 14, or a hydraulic fluid supply pipe 16, or a drainage pipe 20 of a hydraulic pump 12. It is particularly advantageous to cool fluid from a drainage pipe of a hydraulic pump, since it is usually when the hydraulic fluid has, in the absence of cooling, the highest temperature when returning to the hydraulic fluid reservoir.
Sur la partie gauche de la figure 2 est représenté schématiquement un dispositif de refroidissement de fluide hydrauliqe conforme à l'invention, repéré par la référence numérique 4. Du carburant est prélevé dans un réservoir de carburant 30, au moyen d'au moins une pompe de carburant 32, puis il circule et retourne vers le réservoir de carburant 30 par l'intermédiaire d'au moins une canalisation de carburant 34, 36. Dans l'exemple illustré, la pompe à SP 21972/VD carburant est située à l'intérieur du réservoir, mais elle pourrait tout aussi bien être située à l'extérieur du réservoir. Lorsque plusieurs pompes à carburant 32 sont présentes, à l'intérieur ou à l'extérieur du réservoir de carburant 30, elles sont installées selon un montage en parallèle. On the left part of Figure 2 is schematically shown a hydraulic fluid cooling device according to the invention, identified by the reference numeral 4. Fuel is taken from a fuel tank 30, by means of at least one pump of fuel 32, then it circulates and returns to the fuel tank 30 via at least one fuel line 34, 36. In the illustrated example, the fuel pump SP 21972 / VD is located at the tank, but could also be located outside the tank. When several fuel pumps 32 are present, inside or outside the fuel tank 30, they are installed in a parallel connection.
Entre ladite au moins une pompe de carburant 32 et le réservoir de carburant 30, ledit carburant 36 traverse au moins un échangeur de chaleur 38, qui est également traversé par ledit fluide hydraulique 24 devant être refroidi. Au sein de cet échangeur de chaleur 38 s'effectue donc un transfert thermique du fluide hydraulique vers le carburant, ce qui permet de refroidir ledit fluide hydraulique. Le carburant, quant à lui, sort échauffé de l'échangeur de chaleur 38. Between said at least one fuel pump 32 and the fuel tank 30, said fuel 36 passes through at least one heat exchanger 38, which is also traversed by said hydraulic fluid 24 to be cooled. Within this heat exchanger 38 is therefore a thermal transfer of the hydraulic fluid to the fuel, which allows to cool said hydraulic fluid. The fuel, meanwhile, comes out heated heat exchanger 38.
La partie de la canalisation de carburant 34, 36 qui est située entre le réservoir de carburant 30 et l'échangeur de chaleur 38 est appelée canalisation amont et est partie de la située entre de carburant indiquée aux figures par le repère 34. La canalisation de carburant 34, 36 qui est l'échangeur de chaleur 38 et le réservoir 30 est appelée canalisation de retour de carburant et est indiquée aux figures par le repère 36. The portion of the fuel line 34, 36 that is located between the fuel tank 30 and the heat exchanger 38 is called the upstream pipe and is part of the fuel between the fuel indicated in the figures by the mark 34. fuel 34, 36 which is the heat exchanger 38 and the tank 30 is called fuel return pipe and is indicated in the figures by the reference 36.
La circulation de carburant dans ladite canalisation amont 34 est contrôlée par des moyens de contrôle 40, 42, 44, 46, 48, 49 de ladite circulation, qui comprennent une vanne de contrôle 40 commandée par une unité de commande de vanne 42. Ladite unité de commande de vanne 42 reçoit des informations provenant d'un ou plusieurs moyens de détection 44, 46, 48, 49 de paramètres, en fonction desquels elle module SP 21972/VD l'ouverture et la fermeture de ladite vanne de contrôle 40. Lesdits moyens de contrôle 42, 44, 46, 48, 49 peuvent comprendre des moyens de détection de la température de carburant 44 à l'intérieur du réservoir de carburant 30, et/ou des moyens de détection du niveau de carburant 46 à l'intérieur du réservoir de carburant 30, et/ou des moyens de détection de l'état de fonctionnement 48 de ladite au moins une pompe à carburant 32, et ou des moyens de détection de la température du fluide hydraulique à la sortie de l'échangeur de chaleur 38. The fuel flow in said upstream pipe 34 is controlled by control means 40, 42, 44, 46, 48, 49 of said circulation, which comprise a control valve 40 controlled by a valve control unit 42. Said unit valve control 42 receives information from one or more detection means 44, 46, 48, 49 of parameters, according to which it modulates SP 21972 / VD the opening and closing of said control valve 40. Said control means 42, 44, 46, 48, 49 may comprise means for detecting the fuel temperature 44 inside the fuel tank 30, and / or fuel level detection means 46 inside. of the fuel tank 30, and / or means for detecting the operating state 48 of said at least one fuel pump 32, and or means for detecting the temperature of the hydraulic fluid at the outlet of the heat exchanger. heat 38.
Ainsi la vanne de contrôle 40 peut être fermée si la température du carburant à l'intérieur du réservoir de carburant 30 est trop élevée, ou bien si le niveau du carburant à l'intérieur du réservoir de carburant 30 est trop faible. En effet, la température du carburant dans le réservoir de carburant 30 augmente d'autant plus que son volume, mesuré par le niveau de carburant dans le réservoir de carburant 30, est faible. La vanne de contrôle 40 peut aussi être fermée en cas de panne ou dysfonctionnement de ladite au moins une pompe de carburant 32. Thus the control valve 40 can be closed if the fuel temperature inside the fuel tank 30 is too high, or if the fuel level inside the fuel tank 30 is too low. Indeed, the temperature of the fuel in the fuel tank 30 increases especially as its volume, measured by the fuel level in the fuel tank 30, is low. The control valve 40 can also be closed in the event of failure or malfunction of the at least one fuel pump 32.
Le dispositif de refroidissement de fluide hydraulique 4 selon l'invention présente comme avantage le fait que l'échangeur est situé à l'extérieur du réservoir de carburant 30, sur une canalisation dédiée au refroidissement, dont l'alimentation est contrôlée, cette canalisation étant la canalisation de carburant 34, 36. The hydraulic fluid cooling device 4 according to the invention has the advantage that the exchanger is located outside the fuel tank 30, on a pipe dedicated to cooling, the supply is controlled, this pipe being the fuel line 34, 36.
Avec un. échangeur de chaleur 38 situé à l'extérieur du réservoir de carburant 30, le risque de SP 21972/VD générer de la vapeur de carburant en excès dans le réservoir de carburant 30 par échauffement local de la surface du carburant est supprimé. Ainsi la première condition réglementaire mentionnée ci-dessus est remplie. With a. heat exchanger 38 located outside the fuel tank 30, the risk of SP 21972 / VD generating excess fuel vapor in the fuel tank 30 by local heating of the fuel surface is eliminated. Thus the first regulatory condition mentioned above is fulfilled.
De plus, grâce aux moyens de contrôle 40, 42, 44, 46, 48, 49 de la circulation de carburant dans ladite canalisation de carburant 34, 36, le retour de carburant réchauffé vers le réservoir de carburant 30 peut être interrompu. In addition, by the control means 40, 42, 44, 46, 48, 49 of the fuel circulation in said fuel line 34, 36, the return of heated fuel to the fuel tank 30 can be interrupted.
L'interruption de la circulation de carburant à travers l'échangeur de chaleur 38 peut être commandée lorsque la température TR du carburant à l'intérieur du réservoir de carburant atteint ou dépasse une valeur prédéterminée. The interruption of fuel flow through the heat exchanger 38 can be controlled when the temperature TR of the fuel within the fuel tank reaches or exceeds a predetermined value.
On peut régler la valeur de la température TR en fonction de la température TM souhaitée à l'entrée du moteur. Ainsi, la deuxième condition réglementaire mentionnée ci-dessus est remplie. The value of the temperature TR can be set according to the desired temperature TM at the motor inlet. Thus, the second regulatory condition mentioned above is fulfilled.
Le fait que le carburant réchauffé retourne vers le réservoir de carburant 30 après avoir traversé l'échangeur de chaleur 38, et qu'il ne soit pas conduit directement vers un moteur de l'aéronef après avoir été réchauffé, permet de garantir que le carburant qui est conduit vers ledit moteur provient directement du réservoir de carburant 30. Ainsi, la température TM du carburant à l'entrée dudit moteur est connue et contrôlée. The fact that the heated fuel returns to the fuel tank 30 after having passed through the heat exchanger 38, and that it is not conducted directly to an engine of the aircraft after having been heated, makes it possible to guarantee that the fuel which is led to said engine comes directly from the fuel tank 30. Thus, the temperature TM of the fuel at the inlet of said engine is known and controlled.
Par ailleurs, l'interruption de la circulation de carburant à travers l'échangeur de chaleur 38 peut être commandée lorsque la température TH du fluide SP 21972/VD hydraulique devient égale ou inférieure à une valeur prédéterminée. Cette valeur prédéterminée correspondant par exemple à une valeur de viscosité du fluide hydraulique au-dessus de laquelle les performances recherchées du fluide hydraulique ne sont pas atteintes. Furthermore, the interruption of the flow of fuel through the heat exchanger 38 can be controlled when the temperature TH of the hydraulic fluid SP 21972 / VD becomes equal to or less than a predetermined value. This predetermined value corresponds for example to a viscosity value of the hydraulic fluid above which the desired performance of the hydraulic fluid is not reached.
On considère que la quantité de carburant réchauffé par son passage à travers l'échangeur de chaleur 38 est à nouveau refroidie lorsque ledit carburant retourne dans le réservoir de carburant 30, par dissipation de sa chaleur dans le réservoir de carburant 30, ladite dissipation résultant du mélange de cette quantité de carburant avec la masse importante de carburant contenue dans le réservoir de carburant 30. De plus il est possible de prévoir la masse initiale de carburant à l'intérieur dudit réservoir de carburant 30 de telle manière que le niveau de carburant reste suffisant pour qu'il soit garanti que ce phénomène de dissipation se produise effectivement. It is considered that the amount of fuel heated through its passage through the heat exchanger 38 is again cooled when said fuel returns to the fuel tank 30, by dissipation of its heat in the fuel tank 30, said dissipation resulting from the mixing this amount of fuel with the large amount of fuel contained in the fuel tank 30. In addition it is possible to provide the initial mass of fuel inside said fuel tank 30 so that the fuel level remains sufficient to ensure that this phenomenon of dissipation actually occurs.
Le réservoir de carburant peut lui-même être refroidi par convection forcée avec l'écoulement aérodynamique externe lorsqu'il se trouve placé dans une aile de l'aéronef. The fuel tank can itself be cooled by forced convection with the external aerodynamic flow when it is placed in a wing of the aircraft.
Le dispositif de refroidissement selon l'invention est encore plus avantageux lorsque le réservoir de carburant est un réservoir de type nourrice . On rappelle qu'un réservoir de type nourrice ou feedtank est un réservoir qui sert à l'alimentation directe d'un moteur dé l'aéronef, par l'intermédiaire d'une pompe de carburant. Un tel réservoir de type nourrice est maintenu rempli par SP 21972/VD transfert de carburant depuis d'autres réservoirs de l'aéronef durant la plus grande durée possible du vol, jusqu'à épuisement desdits autres réservoirs. Pour refroidir du fluide hydraulique, du carburant est prélevé dans un réservoir de type nourrice avant de traverser un échangeur de chaleur, traversé également par le fluide hydraulique à refroidir, puis renvoyé dans ledit réservoir de type nourrice . Ce carburant est alors refroidi dans une source froide de grande capacité qui est régulièrement renouvelée, cette source étant ledit réservoir de type nourrice . Par suite, le risque d'une augmentation importante de la température du carburant ou des vapeurs de carburant dans le réservoir de carburant 30 est évité. Il en résulte que les deux conditions réglementaires mentionnées ci-dessus sont encore mieux remplies lorsque le réservoir est un réservoir de type nourrice . The cooling device according to the invention is even more advantageous when the fuel tank is a nanny-type tank. It is recalled that a reservoir type nanny or feedtank is a tank that serves to directly feed a motor of the aircraft, via a fuel pump. Such a nurse-type tank is maintained filled by fuel transfer from other tanks of the aircraft during the greatest possible duration of the flight, until the said other tanks are exhausted. To cool hydraulic fluid, fuel is taken from a reservoir type nurse before passing through a heat exchanger, also traversed by the hydraulic fluid to be cooled, and returned to said reservoir type nanny. This fuel is then cooled in a high capacity cold source which is regularly renewed, this source being said nurse type tank. As a result, the risk of a significant increase in the temperature of fuel or fuel vapors in the fuel tank 30 is avoided. As a result, the two regulatory conditions mentioned above are even better met when the tank is a nanny type tank.
Un mode de réalisation préféré du dispositif de refroidissement de fluide hydraulique 4 conforme à l'invention est représenté aux figures 3A et 3B. Pour simplifier les figures 3A et 3B, les moyens de contrôle 42, 44, 46, 48, 49 permettant de commander l'ouverture/fermeture de la vanne de contrôle 40 n'ont pas été représentés, mais ils sont implicitement contenus d'une manière analogue à la figure 2. A preferred embodiment of the hydraulic fluid cooling device 4 according to the invention is shown in Figures 3A and 3B. To simplify FIGS. 3A and 3B, the control means 42, 44, 46, 48, 49 for controlling the opening / closing of the control valve 40 have not been represented, but they are implicitly contained in a analogous to Figure 2.
Selon ce mode préféré de réalisation, on utilise une partie d'un circuit de carburant déjà existant sur l'aéronef, à savoir une partie d'un circuit d'alimentation en carburant d'au moins un moteur de l'aéronef. Ainsi, du carburant est prélevé SP 21972/VD dans le réservoir de carburant 30 au moyen d'une pompe de carburant 32 ou d'un ensemble de pompes de carburant 32 installées en parallèle dans ledit réservoir de carburant 30, pour alimenter ensuite au moins un moteur (non représenté) de l'aéronef au moyen d'une canalisation d'alimentation en carburant 50. According to this preferred embodiment, part of an existing fuel circuit on the aircraft is used, namely a part of a fuel supply circuit of at least one engine of the aircraft. Thus, fuel is drawn SP 21972 / VD into the fuel tank 30 by means of a fuel pump 32 or a set of fuel pumps 32 installed in parallel in said fuel tank 30, to then feed at least a motor (not shown) of the aircraft by means of a fuel supply pipe 50.
Pour ce mode préféré de réalisation, la canalisation amont 34 est une canalisation montée en dérivation de ladite canalisation d'alimentation en carburant 50. Le lieu de bifurcation de la canalisation d'alimentation en carburant 50 vers la canalisation amont 34 est repéré par 51. For this preferred embodiment, the upstream pipe 34 is a pipe mounted in shunt of said fuel supply pipe 50. The bifurcation point of the fuel supply pipe 50 to the upstream pipe 34 is marked 51.
Par suite, la même pompe de carburant 32, ou le même ensemble de pompes de carburant 32 le cas échéant, permet(tent) de prélever du carburant dans le réservoir de carburant 30, à la fois pour alimenter ledit moteur de l'aéronef, et pour faire circuler du carburant à travers l'échangeur de chaleur 38. As a result, the same fuel pump 32, or the same set of fuel pumps 32, if any, makes it possible to draw fuel into the fuel tank 30, both to supply said engine of the aircraft, and to circulate fuel through the heat exchanger 38.
Conformément à ce qui a été indiqué précédemment en référence à la figure 2, ladite canalisation de retour de carburant 36 est bien une canalisation dédiée au refroidissement, qui renvoie le carburant réchauffé vers le réservoir de carburant 30. As previously indicated with reference to FIG. 2, said fuel return line 36 is a channel dedicated to cooling, which returns the heated fuel to the fuel tank 30.
Le carburant qui sert à refroidir le fluide hydraulique circule donc successivement dans le réservoir de carburant 30, puis dans la canalisation d'alimentation en carburant 50 jusqu'à la bifurcation 51, puis dans la canalisation amont 34, puis dans l'échangeur de chaleur 38, et enfin dans la canalisation de retour de carburant 36, avant de revenir dans le réservoir de carburant 30. The fuel that serves to cool the hydraulic fluid thus flows successively in the fuel tank 30, then in the fuel supply pipe 50 to the bifurcation 51, then in the upstream pipe 34, then in the heat exchanger 38, and finally in the fuel return line 36, before returning to the fuel tank 30.
SP 21972/VD 2862724 15 Un avantage de ce mode de réalisation, avec dérivation de la canalisation de carburant 34, 36 par rapport à la canalisation d'alimentation en carburant 50, réside dans le fait qu'il permet de mieux maîtriser la température du carburant destiné à alimenter ledit moteur, puisque cette température est sensiblement égale à la température du carburant dans le réservoir ce carburant 30. 1l est à noter que ladite température ne pourrait être maîtrisée si l'échangeur de chaleur 38 était installé directement sur une canalisation d'alimentation en carburant 50 d'un moteur de l'aéronef, en amont dudit moteur, car alors le carburant arriverait réchauffé à l'entrée dudit moteur. An advantage of this embodiment, bypassing the fuel line 34, 36 with respect to the fuel supply line 50, is that it allows better control of the temperature of the fuel. fuel for supplying said engine, since this temperature is substantially equal to the temperature of the fuel in the fuel tank 30. It should be noted that said temperature could not be controlled if the heat exchanger 38 was installed directly on a pipe d fuel supply 50 of an engine of the aircraft, upstream of said engine, because then the fuel would arrive warmed to the input of said engine.
Selon une première variante illustrée à la figure 3A, de ce premier mode de réalisation préféré du dispositif de refroidissement 4 selon l'invention, la bifurcation 51 vers la canalisation de carburant 34, 36 est située en amont de ladite vanne 52 du circuit moteur. According to a first variant illustrated in FIG. 3A, of this first preferred embodiment of the cooling device 4 according to the invention, the bifurcation 51 towards the fuel line 34, 36 is situated upstream of said valve 52 of the motor circuit.
Selon une deuxième variante, illustrée à la figure 3B, de ce premier mode de réalisation préféré du dispositif de refroidissement selon l'invention, la bifurcation 51 vers la canalisation de carburant 34, 36 est située en aval de ladite vanne 52 du circuit moteur. According to a second variant, illustrated in Figure 3B, of this first preferred embodiment of the cooling device according to the invention, the bifurcation 51 to the fuel line 34, 36 is located downstream of said valve 52 of the motor circuit.
De manière préférée, un dispositif anti-retour est installé sur la canalisation de retour de carburant, entre l'échangeur de chaleur 38 et le réservoir de carburant 30. Ce dispositif anti-retour 60 peut être un clapet anti-retour taré. On entend par clapet anti-retour taré un clapet qui ne s'ouvre SP 21972/VD que s'il existe une différence de pression entre l'amont et l'aval dudit clapet qui est suffisante pour laisser passer le fluide. Il permet d'empêcher une circulation de carburant depuis le réservoir de carburant 30 vers l'échangeur de chaleur 38 lorsque ladite au moins une pompe de carburant 32 n'est pas active. Dans un tel cas, ce dispositif anti-retour 60 présente l'avantage d'éviter que du carburant provenant du réservoir de carburant 30 ne s'échappe par une fuite qui existerait sur la canalisation amont 34 ou sur la canalisation de retour de carburant 36, par exemple au niveau de l'échangeur de chaleur 38. D'une manière analogue, toujours lorsque ladite au moins une pompe de carburant 32 n'est pas active, ce dispositif antiretour 60 permet d'éviter que du carburant réchauffé par son passage à travers l'échangeur de chaleur 38 ne soit envoyé dans ledit moteur de l'aéronef par l'intermédiaire de la canalisation de retour de carburant 34 puis par l'intermédiaire de la canalisation d'alimentation en carburant 50. Preferably, a non-return device is installed on the fuel return line, between the heat exchanger 38 and the fuel tank 30. This non-return device 60 may be a calibrated check valve. A calibrated check valve means a valve that opens SP 21972 / VD only if there is a pressure difference between the upstream and downstream of said valve which is sufficient to let the fluid. It prevents a flow of fuel from the fuel tank 30 to the heat exchanger 38 when said at least one fuel pump 32 is not active. In such a case, this non-return device 60 has the advantage of preventing fuel coming from the fuel tank 30 from escaping through a leak that would exist on the upstream pipe 34 or on the fuel return pipe 36 for example at the level of the heat exchanger 38. In a similar way, always when said at least one fuel pump 32 is not active, this antiretour device 60 makes it possible to prevent fuel heated by its passage through the heat exchanger 38 is sent into said engine of the aircraft through the fuel return line 34 and then through the fuel supply line 50.
Un deuxième mode de réalisation préféré du dispositif de refroidissement d'un fluide hydraulique conforme à l'invention est particulièrement adapté à un aéronef comportant plusieurs moteurs, chaque moteur étant associé à un réservoir de carburant 30 de type nourrice qui lui est propre, et qui l'alimente en carburant. Ce deuxième mode de réalisation est illustré en référence à la figure 4 pour un aéronef de type quadrimoteur. A second preferred embodiment of the hydraulic fluid cooling device according to the invention is particularly suitable for an aircraft comprising several engines, each engine being associated with a nipple-type fuel tank of its own type, and which feeds it with fuel. This second embodiment is illustrated with reference to FIG. 4 for a four-engine type aircraft.
Une aile 100 d'aéronef est représentée schématiquement. Elle porte deux moteurs 150A, 150B SP 21972/VD associés chacun à un réservoir de carburant 30A, 30B de type nourrice dans lequel du carburant est prélevé au moyen d'une pompe à carburant ou d'un ensemble de pompes à carburant montées en parallèle 32A, 32B, pour être conduit vers ledit moteur 150A, 150B par l'intermédiaire d'une canalisation d'alimentation en carburant 50A, 50B. L'alimentation en carburant dudit moteur 150A, 150B peut être modulée ou interrompue au moyen d'une vanne 52A, 52B du circuit moteur installée sur ladite canalisation d'alimentation en carburant 50A, 50B. L'autre aile de l'aéronef, non représentée pour des raisons de simplification, porte de manière analogue, deux moteurs 150C, 150D deux réservoirs de carburant de type nourrice 30C, 30D, des pompes de carburant ou des ensembles de pompes à carburant associées 32C, 32D, des canalisations associées 50C, 50D, et des vannes de circuit moteur 52C, 52D associées. An aircraft wing 100 is shown schematically. It carries two motors 150A, 150B SP 21972 / VD, each associated with a 30A, 30B nurse type fuel tank in which fuel is drawn by means of a fuel pump or a set of parallel mounted fuel pumps. 32A, 32B, to be conducted to said engine 150A, 150B via a fuel supply line 50A, 50B. The fuel supply of said engine 150A, 150B may be modulated or interrupted by means of a motor circuit valve 52A, 52B installed on said fuel supply line 50A, 50B. The other wing of the aircraft, not shown for the sake of simplification, similarly carries two 150C, 150D, two 30C, 30D, or fuel pumps or associated fuel pump assemblies. 32C, 32D, associated lines 50C, 50D, and associated motor circuit valves 52C, 52D.
A chacun des moteurs 150A, 150B, 150C, 150D est également associé un échangeur de chaleur 38A, 38B, 38C, 38D, installé sur une canalisation de carburant 34A, 36A, 34B, 36B, 34C, 36C, 34D, 36D montée en dérivation de la canalisation d'alimentation en carburant 50A, 50B, 50C, 50D à partir d'une bifurcation 51A, 51B, 51C, 51D. Plus précisément, l'échangeur de chaleur 38A, 38B, 38C, 38D est installé entre une canalisation amont 34A, 34B, 34C, 34D et une canalisation de retour de carburant 36A, 36B, 36C, 36D. Le carburant, réchauffé par son passage à travers ledit échangeur de chaleur 38A, 38B, 38C, 38D, est renvoyé vers le réservoir de carburant 30A, 30B, 30C, 30D de SP 21972/VD type nourrice associé audit moteur 150A, 150B, 150C, 150D. Sont également présents des moyens de contrôle de la circulation du carburant dans la canalisation de carburant 34A, 36A, 34B, 36B, 34C, 36C, 34D, 36D, comprenant notamment une vanne de contrôle 40A, 40B, 40C, 40D installée sur ladite canalisation amont 34A, 34B, 34C, 34D entre la bifurcation 51A, 51B, 51C, 51D et l'échangeur de chaleur 38A, 38B, 38C, 38D. L'ouverture et la fermeture des vannes de contrôle 40A, 40B, 40C, 40D sont commandées en fonction de différents paramètres tels que la température du carburant dans chaque réservoir de carburant 30A, 30B, 30C, 30D, et/ou le niveau de carburant dans chaque réservoir 30A 30B, 30C, 30D, et/ou l'état de fonctionnement de chaque au moins une pompe de carburant 32A, 32B, 32C, 32D associée. Each of the motors 150A, 150B, 150C, 150D is also associated with a heat exchanger 38A, 38B, 38C, 38D, installed on a fuel line 34A, 36A, 34B, 36B, 34C, 36C, 34D, 36D mounted as a bypass. the fuel supply line 50A, 50B, 50C, 50D from a bifurcation 51A, 51B, 51C, 51D. More specifically, the heat exchanger 38A, 38B, 38C, 38D is installed between an upstream line 34A, 34B, 34C, 34D and a fuel return line 36A, 36B, 36C, 36D. The fuel, heated by its passage through said heat exchanger 38A, 38B, 38C, 38D, is returned to the fuel tank 30A, 30B, 30C, 30D of SP 21972 / VD type nanny associated with said engine 150A, 150B, 150C , 150D. Also present are means for controlling the circulation of fuel in the fuel line 34A, 36A, 34B, 36B, 34C, 36C, 34D, 36D, comprising in particular a control valve 40A, 40B, 40C, 40D installed on said line. upstream 34A, 34B, 34C, 34D between the bifurcation 51A, 51B, 51C, 51D and the heat exchanger 38A, 38B, 38C, 38D. The opening and closing of the control valves 40A, 40B, 40C, 40D are controlled according to different parameters such as the temperature of the fuel in each fuel tank 30A, 30B, 30C, 30D, and / or the fuel level in each tank 30A 30B, 30C, 30D, and / or the operating state of each at least one associated fuel pump 32A, 32B, 32C, 32D.
Une ou plusieurs canalisation(s) de liaison 70 relie(nt) entre elles les canalisations d'alimentation en carburant 50A, 50B, 50C, 50D des différents moteurs 150A, 150B, 150C, 150D successifs. Cette (ces) canalisation(s) de liaison 70 rencontre(nt) chaque canalisation d'alimentation en carburant 50A, 50B, 50C, 50D au niveau d'une intersection 71A, 71B, 71C, 71D en aval de chacune des pompes de carburant 32A, 32B, 32C, 32D et en amont de la vanne de circuit moteur 52A, 52B, 52C, 52D correspondante. Des vannes intermédiaires 80AB, 80BC, 80CD sont installées sur ladite (lesdites) canalisation(s) de liaison 70. Cette (ces) canalisation(s) de liaison 70 permet(tent) l'alimentation croisée de l'un des moteurs à partir de SP 21972/VD réservoirs de carburant 30 de type feed-back dédiés à d'autres moteurs. One or more connecting pipe (s) 70 connects (s) between them the fuel supply lines 50A, 50B, 50C, 50D of different engines 150A, 150B, 150C, 150D successive. This (these) connecting pipe (s) 70 meets (s) each fuel supply pipe 50A, 50B, 50C, 50D at an intersection 71A, 71B, 71C, 71D downstream of each of the fuel pumps 32A, 32B, 32C, 32D and upstream of the corresponding motor circuit valve 52A, 52B, 52C, 52D. Intermediate valves 80AB, 80BC, 80CD are installed on said linkage pipe (s) 70. This (these) connecting pipe (s) 70 allows (the) cross-feeding of one of the engines from of SP 21972 / VD fuel tanks 30 type feedback dedicated to other engines.
D'une manière connue en soi, ces vannes intermédiaires 80AB, 80BC, 80CD, lorsqu'elles sont ouvertes, permettent de continuer à alimenter les moteurs 150A, 150B, 150C, 150D, même lorsque la pompe de carburant 32A, 32B, 32C, 32D associée audit moteur 150A, 150B, 150C, 150D est en panne, ou lorsque le réservoir 30 de type nourrice associé audit moteur 150A, 150B, 150C, 150D est vide. In a manner known per se, these intermediate valves 80AB, 80BC, 80CD, when open, allow to continue to supply the motors 150A, 150B, 150C, 150D, even when the fuel pump 32A, 32B, 32C, 32D associated with said engine 150A, 150B, 150C, 150D is inoperative, or when the reservoir type of nurse associated with said engine 150A, 150B, 150C, 150D is empty.
Par exemple, si la pompe de carburant 32A associée au moteur 150A est en panne, la vanne intermédiaire 80AB est alors ouverte, et le carburant qui alimente alors le moteur 150A ne provient pas du réservoir 30A, mais d'un autre réservoir (non représenté), par l'intermédiaire de l'une des canalisation(s) de liaison 70. Dans ce cas, il est préféré de fermer la vanne de contrôle 40A, et de supprimer le transfert thermique au niveau de l'échangeur de chaleur 38A, de sorte qu'il n'y ait pas de carburant qui retourne dans le réservoir 30A dont la au moins une pompe 32A est défaillante. En effet, si du carburant retournait dans ledit réservoir de carburant 30A, il ne pourrait plus en être prélevé, ce qui aurait pour conséquence de diminuer l'autonomie de vol restante de l'aéronef. De plus, si le réservoir de carburant 30A était encore plein, le fait de renvoyer du carburant vers ce réservoir aurait pour conséquence un débordement non souhaité de carburant. Par conséquent, ces deux inconvénients sont évités du fait de la présence des vannes de contrôle 40A, 40B, 40C, SP 21972/VD 40D. Le transfert thermique qui n'a pas lieu au niveau de l'échangeur dechaleur 38A peut être compensé par des transferts thermiques se produisant au niveau des autres échangeurs de chaleur 38B et/ou 38C et/ou 38D. For example, if the fuel pump 32A associated with the engine 150A is out of order, the intermediate valve 80AB is then open, and the fuel that then supplies the engine 150A does not come from the tank 30A, but from another tank (not shown ), by means of one of the connecting pipe (s) 70. In this case, it is preferred to close the control valve 40A, and to suppress the heat transfer at the heat exchanger 38A, so that there is no fuel that returns to the tank 30A whose at least one pump 32A has failed. Indeed, if fuel returned to said fuel tank 30A, it could no longer be removed, which would have the effect of reducing the remaining flight time of the aircraft. In addition, if the fuel tank 30A were still full, returning fuel to this tank would result in unwanted fuel overflow. Consequently, these two disadvantages are avoided because of the presence of the control valves 40A, 40B, 40C, SP 21972 / VD 40D. The heat transfer that does not take place at the heat exchanger 38A can be compensated by thermal transfers occurring at the other heat exchangers 38B and / or 38C and / or 38D.
Le refroidissement du fluide hydraulique s'effectue alors en mode dégradé, puisque la puissance totale de refroidissement est moindre. The cooling of the hydraulic fluid is then performed in degraded mode, since the total cooling power is lower.
Le dispositif de refroidissement de fluide hydraulique qui vient d'être décrit n'est pas limité aux exemples de réalisation présentés. On pourrait envisager d'autres modes de réalisation équivalents et à la portée de l'homme du métier du dispositif de refroidissement conforme à l'invention. The hydraulic fluid cooling device which has just been described is not limited to the exemplary embodiments presented. One could consider other equivalent embodiments and within the scope of the skilled person of the cooling device according to the invention.
Par exemple, on pourrait envisager que la pompe 32, ou l'ensemble de pompes 32, ne soit pas située à l'intérieur du réservoir mais à l'extérieur du réservoir, sur une première partie de la canalisation amont 34. For example, it could be envisaged that the pump 32, or the set of pumps 32, is not located inside the tank but outside the tank, on a first part of the upstream pipe 34.
SP 21972/VDSP 21972 / VD
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