FR2979387A1 - Circuit de carburant dans une turbomachine - Google Patents

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Abstract

Circuit de carburant dans une turbomachine, comprenant un équipement (48) ayant une sortie de carburant (42) reliée à une canalisation ascendante (44), caractérisé en ce que la canalisation ascendante (44) comprend une partie coudée (38) présentant une zone basse (40) d'accumulation d'eau libre résultant de la décantation du carburant dans la canalisation ascendante (44) lors des phases d'arrêt de la turbomachine.

Description

CIRCUIT DE CARBURANT DANS UNE TURBOMACHINE La présente invention concerne un circuit de carburant destiné en particulier à être monté dans une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur.
Une turbomachine comprend un circuit de carburant comportant des pompes alimentant 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'éviter que des impuretés présentes dans le carburant endommagent les pompes ou obturent partiellement les injecteurs, par exemple. 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 de carburant 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 certaines configurations, l'encombrement disponible est tel que la sortie du filtre est raccordée à une canalisation ascendante. A l'arrêt de la turbomachine, l'eau présente dans le carburant, c'est-à-dire l'eau à l'état libre et non dissous, qui est plus lourde que les autres constituants du carburant, s'accumule par décantation au voisinage du clapet. Après un certain nombre de séquences de fonctionnement et d'arrêt de la turbomachine, la quantité d'eau décantée présente au voisinage du clapet peut être suffisante pour bloquer le clapet en cas de gel et l'empêcher de remplir sa fonction. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, 30 efficace et économique à ce problème.
A cette fin, elle propose un circuit de carburant, en particulier pour une turbomachine, comprenant un équipement ayant une sortie de carburant reliée à une canalisation ascendante, caractérisé en ce que la canalisation ascendante comprend une partie coudée présentant une zone basse d'accumulation d'eau libre résultant de la décantation du carburant dans la canalisation ascendante lors des phases d'arrêt de la turbomachine. Cette partie basse de la canalisation permet une accumulation de l'eau lors des phases d'arrêt de la turbomachine. Ainsi, l'eau libre qui se décante dans la canalisation ascendante ne risque pas de s'écouler dans l'équipement et de s'accumuler dans des zones mortes de l'équipement. On évite alors la formation de glace en cas de gel, susceptible d'induire des dysfonctionnements de l'équipement. Selon une autre caractéristique de l'invention, la zone basse de la canalisation comprend au moins un orifice d'évacuation par gravité de l'eau libre décantée. Cet orifice évite que l'eau libre décantée s'accumule dans la zone basse et gèle à cet endroit, ce qui pourrait réduire la section de passage du carburant sortant de l'équipement. Avantageusement, l'orifice d'évacuation débouche dans un réservoir de récupération d'eau libre monté autour de la zone basse de la canalisation. De cette manière, à l'arrêt de la turbomachine, l'eau libre de plus forte densité que les autres constituants du carburant s'écoule par gravité le long de la canalisation ascendante, passe à travers l'orifice et s'accumule dans le réservoir.
Préférentiellement, le réservoir comprend des moyens de purge de l'eau libre décantée. Dans une réalisation pratique de l'invention, ces moyens de purge comprennent une vis déplaçable en translation par vissage dans un tube coaxial débouchant à l'intérieur du réservoir de manière à interdire ou autoriser l'évacuation d'eau libre à travers un orifice de la paroi du tube. Selon une réalisation particulière de l'invention, le réservoir a un volume de stockage d'eau libre de l'ordre de 105 mm3. Dans une réalisation pratique de l'invention, la partie coudée peut avoir une forme incurvée en U, V ou en L. 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 dans un circuit d'alimentation en carburant d'une turbomachine. Dans ce cas, le circuit comprend un conduit de dérivation reliant l'entrée de l'équipement à la sortie de l'équipement et comprenant un clapet de surpression ouvrant le conduit de dérivation quand la pression de carburant en amont de l'équipement devient supérieure à une valeur prédéterminée. L'intégration selon l'invention d'une partie coudée présentant une partie basse évite l'accumulation d'eau libre au voisinage du clapet de surpression. 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, même dans le cas où l'équipement est obstrué. L'invention concerne également une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle 20 comprend au moins un circuit de carburant tel que décrit précédemment. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un filtre 25 et d'un dispositif à conduit de dérivation d'un type connu, en position inclinée de montage ; la figure 2 est une demi-vue schématique en perspective d'un filtre à carburant et de la canalisation ascendante de sortie du filtre ; la figure 3 est une vue schématique du circuit à carburant selon 30 l'invention ; la figure 4 est une vue schématique de la partie coudée du circuit de 2 9 793 8 7 4 carburant selon une réalisation particulière de l'invention. De manière connue, une turbomachine comprend un circuit d'alimentation en carburant des injecteurs d'une chambre de combustion. Le carburant sous pression sert également à la commande d'équipements 5 auxiliaires tels notamment que des vérins de commande d'aubes à calage variable dans un 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. 10 Un conduit de carburant équipé d'un filtre 10 dans la technique antérieure comprend une chambre 12 contenant le filtre qui est monté par une extrémité sur une tubulure de sortie 14 coaxiale à la chambre 12. Le conduit de carburant comporte une partie amont 16 d'amenée de carburant, qui débouche dans la chambre 12 au niveau de la tubulure 14 et 15 permet au carburant de contourner cette tubulure 14 et de passer à travers le filtre 10 comme indiqué par les flèches A. La tubulure 14 de sortie de la chambre 12 débouche dans une canalisation ascendante 18 inclinée par rapport à la verticale 20 (figures 1 et 2). Un conduit 22 est monté en dérivation sur le filtre 10 entre le débouché de la partie amont 16 autour de la tubulure 14 et la canalisation 18 du circuit. De cette manière, le conduit relie l'entrée du filtre 10 à sa sortie 24. Un clapet de surpression 26 est monté à l'entrée du conduit de dérivation 22 dans un orifice de ce conduit 22, et comprend un corps cylindrique 28 fixé sur le conduit de dérivation 22 et comportant un tube 30 dans lequel est guidé une tige mobile 32 comportant à son extrémité une tête 34 d'appui d'un ressort 36 monté autour du tube 32 entre cette extrémité et le corps 28. Le ressort 36 sollicite la tête 34 du clapet 26 dans une position d'obturation de l'entrée du conduit de dérivation 22, de sorte que le carburant s'écoule uniquement à travers le filtre (flèches A).
Le clapet 26 est prévu pour s'ouvrir lorsque le filtre 10 est obstrué. Dans cette situation, la pression à l'entrée du conduit de dérivation 22 exerce sur la tête 34 du clapet 26 une force supérieure à la force du ressort 36 qui maintient le clapet 26 en position fermée. Il s'ensuit une ouverture du clapet 26 et une circulation du carburant dans le conduit de dérivation 22 jusqu'à la canalisation 18 du circuit (flèches B).
Ce type de conduit de dérivation 22 à clapet de surpression 26 est couramment utilisé dans l'industrie aéronautique. Dans cette configuration, le circuit de carburant est agencé dans la turbomachine de sorte que la canalisation 18 de sortie du filtre 10 est en position ascendante inclinée par rapport à une verticale 20.
Lorsque la turbomachine est à l'arrêt, aucun flux de carburant ne circule à travers le filtre 10. Il s'ensuit que l'eau présente dans le carburant à l'état libre et qui est plus lourde que les autres constituants du carburant s'écoule sur la paroi interne de la canalisation 18 puis dans le conduit de dérivation 22 jusqu'autour du clapet 26.
La répétition de plusieurs cycles de fonctionnement et d'arrêt du circuit de carburant peut alors conduire à une accumulation d'eau autour du clapet 26, cette eau pouvant geler et empêcher l'ouverture du clapet 26. L'invention permet de résoudre ce problème d'accumulation d'eau au voisinage du clapet en intégrant dans la canalisation une partie coudée 38 présentant une zone basse 40 d'accumulation d'eau libre, la partie coudée 38 reliant la sortie de l'équipement 42 et la canalisation ascendante 44 de manière à éviter l'écoulement d'eau libre dans l'équipement et son accumulation autour du clapet 26. La zone basse 40 est située à un niveau inférieur à celui de la partie 46 de la canalisation située immédiatement en amont. Lors de l'arrêt de l'alimentation en carburant, l'eau libre s'accumule par gravité dans la zone basse 40 de la partie coudée 38. Lors d'une mise en route subséquente du circuit de carburant de la turbomachine, le flux de carburant sortant du filtre 48 entraine l'eau libre décantée ainsi accumulée.
Dans une autre réalisation de l'invention représentée en figure 4, la partie coudée 50 comprend au moins un orifice 52 d'évacuation par gravité de l'eau libre décantée, cet orifice étant formé dans la zone basse 54. Un réservoir 56 est monté autour de la partie coudée 50 de manière à ce que l'orifice de la zone basse 54 débouche à l'intérieur de celui-ci. Lors de l'arrêt de la turbomachine, l'eau libre, c'est-à-dire non dissoute, décante et s'écoule le long de la canalisation ascendante 44 à travers l'orifice 52 de la zone basse 54 dans le réservoir de stockage 56. Le réservoir 56 comprend des moyens de purge de l'eau libre décantée accumulée. Ces moyens comprennent un tube 58 orienté verticalement, découchant à son extrémité supérieure à l'intérieur du réservoir 56 et obturé à son extrémité inférieure par une vis 60 coaxiale vissé dans un filetage correspondant de la paroi interne du tube 58. La paroi du tube 58 est traversée par un orifice d'évacuation 62 dont l'axe 64 est incliné par rapport à l'axe 66 du tube 58 d'un angle inférieur à 90°. En position vissée, l'extrémité libre supérieure de la vis 60 interdit l'évacuation d'eau libre à travers l'orifice 62 du tube 58. Lorsque la vis est déplacée en translation par dévissage de l'intérieur du tube 58, l'extrémité libre de la vis 60 libère le passage d'eau libre laquelle peut s'écouler à travers l'orifice 62 du tube 58 à l'extérieur du réservoir 56. Ainsi, lors de l'arrêt du circuit de carburant, il est possible de réaliser une purge manuelle de l'eau libre décantée accumulée dans le réservoir. Le volume utile du réservoir 56, c'est-à-dire celui permettant un stockage d'eau libre par décantation, est déterminé en fonction du volume de carburant contenu dans la canalisation ascendante 44 et de la concentration en eau dans le carburant.
A titre d'exemple, l'eau dissoute et libre contenue dans le carburant est de l'ordre de 300 ppm dont environ 100 ppm représentent l'eau dissoute. Dans une réalisation particulière de l'invention, le réservoir 56 a un volume de stockage d'eau libre de l'ordre de 105 mm3.
Dans les réalisations représentées aux figures 3 et 4, la partie coudée à une forme sensiblement en L. Dans d'autres réalisations de l'invention, la partie coudée peut avoir une forme en U ou en V présentant une zone basse d'accumulation d'eau libre. Le filtre à carburant peut être monté dans un échangeur de chaleur du type huile/carburant permettant de refroidir l'huile du moteur de la turbomachine.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Circuit de carburant, en particulier pour une turbomachine, comprenant un équipement (48) ayant une sortie de carburant (42) reliée à une canalisation ascendante (44), caractérisé en ce que la canalisation ascendante (44) comprend une partie coudée (38) présentant une zone basse (40) d'accumulation d'eau libre résultant de la décantation du carburant dans la canalisation ascendante (44) lors des phases d'arrêt de la turbomachine.
  2. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone basse (40) de la canalisation comprend au moins un orifice d'évacuation (52) par gravité de l'eau libre décantée.
  3. 3. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'orifice d'évacuation (52) débouche dans un réservoir (56) de récupération d'eau libre monté autour de la zone basse (40) de la canalisation.
  4. 4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que le réservoir (56) comprend des moyens de purge de l'eau libre décantée.
  5. 5. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de purge comprennent une vis (60) déplaçable en translation par vissage dans un tube (58) coaxial débouchant à l'intérieur du réservoir (56) de manière à interdire ou autoriser l'évacuation d'eau libre à travers un orifice (52) de la paroi du tube (62).
  6. 6. Circuit selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le réservoir (56) a un volume de stockage d'eau libre de l'ordre de 105 mm3.
  7. 7. Circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie coudée (50) à une forme incurvée en U, V ou en L.
  8. 8. Circuit selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'équipement est un filtre (48) de carburant monté en amont ou en aval d'une pompe dans un circuit d'alimentation en carburant d'une 30 turbomachine.
  9. 9. Circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit de dérivation (22) reliant l'entrée de l'équipement à la sortie de l'équipement et comprenant un clapet de surpression (26) ouvrant le conduit de dérivation (22) quand la pression de carburant en amont de l'équipement devient supérieure à une valeur prédéterminée.
  10. 10.Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, caractérisée en ce qu'elle comprend un circuit de carburant selon l'une des revendications précédentes.10
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