FR2960597A1 - Dispositif a conduit de derivation dans un circuit de fluide - Google Patents

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Abstract

Dispositif à conduit de dérivation monté sur un équipement (10), tel qu'un filtre (10) par exemple, dans un circuit de fluide, le conduit étant raccordé au circuit de fluide en amont et en aval de l'équipement et comprenant un clapet de surpression (14) ouvrant le conduit de dérivation (28) quand la pression du fluide en amont de l'équipement (10) devient supérieure à une valeur prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de prélèvement d'une fraction du débit de fluide passant dans le circuit et de guidage de la fraction prélevée pour la faire circuler dans le conduit de dérivation (28) et y supprimer les zones mortes.

Description

DISPOSITIF A CONDUIT DE DERIVATION DANS UN CIRCUIT DE FLUIDE La présente invention concerne un dispositif à conduit de dérivation d'un équipement dans un circuit de fluide, ainsi qu'une turbomachine comprenant un tel dispositif. Une turbomachine comprend de nombreux circuits de fluide tels que des circuits d'huile et de carburant qui comprennent en général des pompes et des filtres. En particulier, le circuit de carburant comprend plusieurs pompes pour alimenter en carburant sous pression des injecteurs débouchant dans une chambre de combustion, d'une manière bien connue de l'homme du métier. Des filtres sont montés dans le circuit en amont et en aval des pompes afin d'éliminer les impuretés présentes dans le carburant et ainsi éviter un endommagement des pompes, une obstruction partielle des injecteurs, etc. Un conduit est monté en dérivation sur chaque filtre entre l'entrée et la sortie du filtre et comprend un clapet de surpression. Lorsque le filtre est colmaté, la pression exercée sur le clapet devient supérieure à une valeur prédéterminée, le clapet s'ouvre et le carburant peut contourner le filtre en circulant dans le conduit de dérivation, ce qui garantit une alimentation permanente en carburant des injecteurs de la turbomachine et évite l'arrêt de la turbomachine. Dans ce type de montage, aucune circulation de carburant n'a lieu dans le conduit de dérivation lorsque le clapet de surpression est fermé, de sorte que le conduit de dérivation comporte des zones mortes remplies de carburant stagnant. L'eau présente dans le carburant a alors tendance à se déposer dans les parties basses du conduit autour du clapet du fait de sa densité plus importante, ce qui peut conduire, au sol ou en vol, à la formation de glace autour du clapet et au blocage de ce clapet qui n'est plus apte à remplir sa fonction. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème.
A cet effet, elle propose un dispositif à conduit de dérivation monté sur un équipement, tel qu'un filtre par exemple, dans un circuit de fluide, le conduit étant raccordé au circuit de fluide en amont et en aval de l'équipement et comprenant un clapet de surpression ouvrant le conduit de dérivation quand la pression du fluide en amont de l'équipement devient supérieure à une valeur prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de prélèvement d'une fraction du débit de fluide passant dans le circuit et de guidage de la fraction prélevée pour la faire circuler dans le conduit de dérivation et y supprimer les zones mortes. Selon l'invention, les moyens de prélèvement et de guidage permettent une circulation de fluide dans le conduit de dérivation jusqu'au clapet de surpression. De cette manière, les zones mortes autour du clapet sont évitées et le risque de solidification de l'eau contenue dans le carburant est empêché. Avantageusement, les moyens de prélèvement et de guidage sont agencés à la jonction de l'extrémité aval du conduit de dérivation et du circuit de fluide. Dans cette configuration, le fluide circulant dans le conduit de dérivation provient du fluide sortant de l'équipement. Lorsque l'équipement est un filtre, ce montage est particulièrement intéressant par rapport à un montage où le prélèvement est à l'extrémité amont du conduit, car cela permet que le conduit de dérivation soit alimenté en fluide filtré et évite la réintroduction d'impuretés dans le conduit de dérivation. Dans une réalisation particulière de l'invention, les moyens de prélèvement comprennent une cloison montée dans la partie aval du conduit de dérivation et la partageant en deux conduits parallèles d'amenée et de retour de fluide.
Lorsque le clapet est en position fermée, le fluide circule à travers l'équipement et une partie du fluide prélevée en sortie de l'équipement circule dans le conduit d'amenée jusqu'au clapet de surpression et repart par l'autre des deux conduits.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de prélèvement comprennent une partie en saillie dans le conduit de fluide formée au niveau de la cloison, cette partie en saillie formant une écope de prélèvement de la fraction précitée du débit de fluide. Le dispositif selon l'invention est particulièrement bien adapté au cas où l'équipement est un filtre de carburant monté en amont ou en aval d'une pompe haute pression dans un circuit d'alimentation en carburant d'une turbomachine. Ainsi, il n'y aucun risque que le clapet de surpression soit bloqué, ce qui garantit une alimentation permanente en carburant des injecteurs par l'intermédiaire du conduit de dérivation, en cas de colmatage du filtre. L'invention concerne également une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif tel que décrit précédemment. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un filtre et d'un dispositif à conduit de dérivation selon la technique antérieure ; la figure 2 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un filtre et d'un dispositif à conduit de dérivation du filtre selon l'invention. De manière connue, une turbomachine comprend un circuit d'alimentation en carburant des injecteurs de carburant équipant une chambre de combustion. Le carburant sous pression sert également à la commande d'équipements auxiliaires tels que des vérins permettant l'actionnement de dispositifs de calage variable d'aubes de compresseur haute pression. La pression dans le circuit de carburant est fournie par des pompes et des filtres 10 sont agencés en amont et/ou en aval de ces pompes pour retenir d'éventuelles impuretés. Un conduit de fluide équipé d'un filtre 10 comprend une chambre 2 contenant le filtre qui est monté par une extrémité sur un tubulure de sortie 4 coaxiale à la chambre 2. Le conduit de fluide comporte une partie amont 6 d'amenée de fluide, qui débouche dans la chambre 2 au niveau de la tubulure 4 et permet au fluide de contourner cette tubulure et de passer à travers le filtre comme indiqué par les flèches. La tubulure 4 de sortie de la chambre 2 débouche dans une partie aval 8 du circuit de fluide. Un conduit 12 est monté en dérivation sur le filtre 10 entre le débouché de la partie aval 6 autour de la tubulure 4 et la partie aval 8 du circuit. Un clapet de surpression 14 est monté à l'entrée du conduit de dérivation 12. Ce clapet de surpression 14 est monté dans un orifice du conduit de dérivation 12 et comprend un corps tubulaire 16 fixé sur le conduit de dérivation 12 dans lequel est guidé une tige mobile 20 comportant à son extrémité une tête 22 d'appui d'un ressort 24 monté autour du tube 18 entre cette extrémité et le corps 16. Le ressort 24 sollicite la tête 22 du clapet 14 dans une position d'obturation de l'entrée du conduit de dérivation 12, de sorte que le carburant s'écoule uniquement à travers le filtre (flèches A). Le clapet 14 est prévu pour s'ouvrir lorsque le filtre 10 est colmaté.
Dans cette situation, la pression à l'entrée du conduit de dérivation 12 exerce sur la tête 22 du clapet 14 une force supérieure à la force de compression du ressort 24 qui maintient le clapet 14 en position fermée. Il s'ensuit une ouverture du clapet 14 et une circulation du carburant dans le conduit de dérivation 12 jusqu'à la partie aval 8 du circuit (flèches B).
Ce type de conduit de dérivation 12 à clapet de surpression 14 est couramment utilisé dans l'industrie aéronautique pour éviter une interruption de l'alimentation des injecteurs de carburant lorsque le filtre 10 est colmaté. En fonctionnement normal, quand le filtre 10 n'est pas colmaté, le conduit de dérivation 12 constitue une zone morte, c'est-à-dire une zone dans laquelle le carburant est à l'état stagnant. L'eau libre ou dissoute qui est contenue dans le carburant (l'eau dissoute représente environ 100 ppm en volume de carburant à une température de 40°C) est plus lourde que les autres constituants du carburant et s'accumule dans la partie basse du conduit de dérivation 12 autour du clapet 14, d'où il peut résulter une formation de glace empêchant l'ouverture du clapet 14. L'invention permet de résoudre ce problème grâce à des moyens de prélèvement et de guidage d'une partie du débit de carburant filtré pour éviter les risques de blocage du clapet 14. Comme représenté en figure 2, les moyens de prélèvement de carburant et de guidage comprennent une cloison 26 séparant la partie du conduit de dérivation 28 située en aval du clapet 14 en deux parties dont l'une forme un conduit d'amenée 30 du carburant filtré vers le clapet 14 et l'autre forme un conduit de retour 32. L'extrémité aval de la cloison 26 forme une écope 34 en saillie dans le flux de carburant sortant du filtre 10. Cette écope 34 permet un captage et un guidage d'une partie du carburant filtré vers le conduit d'amenée 30 de carburant. Lorsque le clapet est en position fermée, une circulation de carburant s'établit autour du clapet 14 du conduit 30 vers le conduit 32.
Avec un tel dispositif, on évite la formation de zones mortes dans le conduit 12 et on empêche la stagnation de carburant pouvant conduire à la formation de glace puis au blocage du clapet. Lorsque le filtre est colmaté, la perte de charge à travers le filtre 10 augmente ce qui provoque l'ouverture du clapet 14, et le carburant s'écoule dans le même sens dans les deux conduits d'amenée 30 et de retour 32 pour réaliser une dérivation du filtre 10, sans réduire notablement la section de passage. Le dispositif selon l'invention peut être intégré à des conduits de dérivation 28 déjà en service dans des circuits d'alimentation en carburant, en réalisant un soudage ou un brasage d'une cloison de séparation 26 dans la partie aval d'un conduit de dérivation 28 lors d'une opération de maintenance. Bien que le dispositif à conduit de dérivation ait été décrit en relation avec un filtre à carburant, il est applicable à tous types d'équipements dans lesquels un conduit de dérivation est nécessaire, tels que par exemple un clapet de surpression protégeant une pompe à carburant montée en amont ou en aval d'un filtre à carburant décrit précédemment.

Claims (6)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif à conduit de dérivation monté sur un équipement (10), tel qu'un filtre (10) par exemple, dans un circuit de fluide, le conduit étant raccordé au circuit de fluide en amont et en aval de l'équipement et comprenant un clapet de surpression (14) ouvrant le conduit de dérivation (28) quand la pression du fluide en amont de l'équipement (10) devient supérieure à une valeur prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de prélèvement d'une fraction du débit de fluide passant dans le circuit et de guidage de la fraction prélevée pour la faire circuler dans le conduit de dérivation (28) et y supprimer les zones mortes.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de prélèvement et de guidage sont agencés à la jonction de l'extrémité aval du conduit de dérivation (28) et du circuit de fluide.
  3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de prélèvement comprennent une cloison (26) montée dans la partie aval du conduit de dérivation (28) et la partageant en deux conduits parallèles d'amenée (30) et de retour (32) de fluide.
  4. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cloison (26) comporte une partie en saillie dans le conduit de fluide, formant une écope (34) de prélèvement de la fraction précitée du débit de fluide.
  5. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'équipement est un filtre (10) de carburant monté en amont ou en aval d'une pompe haute pression dans un circuit d'alimentation en carburant d'une turbomachine.
  6. 6. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif selon l'une des revendications 1 à 5.30
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