FR2992306A1 - Systeme de remplissage sous pression d'un reservoir, et un aeronef - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un système de remplissage sous pression (10) d'un réservoir (2) comprenant une valve de remplissage sous pression (11). Ce système de remplissage sous pression (10) comporte une conduite de remplissage (13) ayant une première extrémité (13') liée à ladite valve de remplissage sous pression (11) et une deuxième extrémité (13") reliée à un clapet anti-retour (14) débouchant dans ledit réservoir (2), ladite conduite de remplissage (13) étant reliée à un système de purge (20) débouchant dans ledit réservoir (2) pour évacuer un fluide contenu dans cette conduite de remplissage (13), ladite conduite de remplissage (13) étant reliée à une conduite de dérivation (15) débouchant à l'air libre (100) pour déverser un trop plein de fluide hors d'un réservoir en cas de surpression dans ce réservoir.

Description

Système de remplissage sous pression d'un réservoir, et un aéronef La présente invention concerne un système de remplissage sous pression d'un réservoir, et un véhicule muni de ce système.

Plus particulièrement, l'invention peut s'appliquer à un aéronef. On comprend cependant que le système de remplissage peut être adapté à tout type de structure incluant un réservoir. L'invention se situe notamment dans le domaine technique des systèmes de remplissage sous pression comprenant un dispositif pour éviter une surpression d'un réservoir. Un réservoir peut comprendre un unique contenant alimenté en fluide par le système de remplissage sous pression. A titre de variante, le réservoir peut comporter une pluralité de contenants interconnectés, au moins un contenant étant directement alimenté par le système de remplissage sous pression. En effet, un aéronef et notamment un giravion de type hélicoptère comprend usuellement un moyen de remplissage par gravité afin de remplir un réservoir à l'aide de moyens rudimentaires, un simple tuyau par exemple. Classiquement, un moyen de remplissage par gravité comporte un conduit d'entrée débouchant sur une crépine pour éviter de remplir le réservoir avec des polluants de toutes sortes. L'inconvénient d'un remplissage par gravité réside notamment par la durée du remplissage, qui est de fait relativement élevée. En parallèle, le système de remplissage en carburant est optionnellement pourvu d'une valve de remplissage sous pression.

Un moyen d'approvisionnement de fluide sous pression est alors relié à la valve de remplissage sous pression par un volant d'accrochage pour remplir très rapidement le réservoir. Un camion citerne est usuellement mis en oeuvre pour remplir le réservoir avec un fluide sous pression. Le document EP 2 364 911 présente un système mixte permettant le remplissage d'un réservoir sous pression ou par gravité. La valve de remplissage sous pression peut comporter un 10 dispositif de commande de fin de remplissage mécanique ou automatique pour mettre fin à un remplissage sous pression. Un tel dispositif de commande de fin de remplissage automatique peut comprendre un système de jaugeage pour déterminer si le volume de carburant dans le réservoir atteint un 15 seuil prédéterminé. Dès lors, si ce seuil est atteint, la valve de remplissage sous pression est automatiquement obturée. En outre, le système de remplissage sous pression peut comprendre un dispositif pour pallier à une panne du dispositif de commande de fin de remplissage. 20 En effet, en cas de panne de ce dispositif de commande de fin de remplissage, la pression du carburant dans le réservoir augmente. Cette panne peut alors être à l'origine de la rupture d'un contenant du réservoir, ou encore de la structure entourant ce réservoir par exemple. 25 De plus, il est aussi possible de programmer la quantité de carburant à injecter dans un réservoir en utilisant un programmateur d'un camion citerne. Un dysfonctionnement de la programmation peut aussi entraîner une surpression dans le réservoir.

Un système de remplissage sous pression peut alors comporter une valve pour limiter la pression dans le réservoir. Une telle valve est parfois dénommée « valve de surpression » ou encore « pressure relief valve » en langue anglaise.

Lorsque la pression régnant dans un réservoir atteint un seuil défini par le constructeur, la valve de surpression s'ouvre pour éviter un incident. L'agencement d'une valve de surpression est cependant parfois délicat. Par exemple, une valve de surpression d'un aéronef doit être dimensionnée en fonction des réglementations relatives aux situations de crash. Le tarage de la valve de surpression devient alors difficile, la pression dans le réservoir pouvant augmenter suite à une défaillance d'un dispositif de commande de fin de remplissage ou suite à un crash.

De plus, une valve de surpression présente un encombrement important et doit être vérifiée régulièrement. En outre, la valve de surpression est susceptible de tomber en panne. La présente invention a alors pour objet de proposer un 20 système de remplissage sous pression alternatif visant à éviter la surpression d'un réservoir. Selon l'invention, un système de remplissage sous pression d'un réservoir comprend une valve de remplissage sous pression. Ce système de remplissage sous pression comporte une conduite 25 de remplissage ayant d'une part une première extrémité liée à la valve de remplissage sous pression, et, d'autre part, une deuxième extrémité reliée à un clapet anti-retour débouchant dans le réservoir. La conduite de remplissage s'étend donc à l'intérieur d'un contenant d'un réservoir.

Dès lors, la conduite de remplissage est reliée à un système de purge débouchant dans le réservoir pour évacuer un fluide contenu dans cette conduite de remplissage vers l'intérieur du réservoir. De plus, la conduite de remplissage est reliée à une conduite de dérivation débouchant à l'air libre pour déverser un trop plein de fluide hors d'un réservoir en cas de surpression dans un réservoir. L'expression « conduite » désigne par la suite un ensemble comprenant au moins une tuyauterie. Une conduite peut alors comporter soit une tuyauterie, soit une pluralité de tuyauteries. Lors d'un remplissage sous pression d'un réservoir de carburant par exemple, le carburant traverse la valve de remplissage sous pression puis s'écoule dans la conduite de remplissage. Ce carburant traverse ensuite le clapet anti-retour pour se répandre à l'intérieur du réservoir. Lorsque le niveau de carburant souhaité est atteint, le remplissage du réservoir est stoppé. Le carburant présent dans la conduite de remplissage peut être évacué dans le réservoir via le système de purge. La conduite de remplissage comporte alors peu, voire plus de carburant susceptible de s'échapper du véhicule par la conduite de dérivation suite à un renversement de ce véhicule par exemple. Si le remplissage se poursuit alors que le réservoir est plein, la pression du carburant dans le réservoir augmente. Le carburant traversant la valve de remplissage sous pression pénètre dans la conduite de remplissage puis s'écoule dans la conduite de dérivation. Le carburant est alors expulsé du véhicule ce qui permet de limiter la pression régnant dans le réservoir.

En outre, le clapet anti-retour empêche la circulation de fluide du réservoir vers la conduite de remplissage, pour éviter un déversement de fluide lorsque le véhicule est renversé. L'invention propose donc un système de remplissage sous 5 pression dépourvu de clapet de surpression. Sa mise en oeuvre est donc optimisée. De plus, l'évacuation de fluide vers l'extérieur du réservoir est réalisée par une simple conduite. Les risques d'obturation accidentelle de la conduite de dérivation sont minimes voire 10 inexistants. Ce système de remplissage sous pression peut de plus être muni d'une ou plusieurs des caractéristiques qui suivent. Chaque caractéristique résulte du même concept inventif général tendant à supprimer les clapets de surpression de l'état de la technique. 15 Ainsi, le système de remplissage sous pression peut comporter un système de jaugeage carburant pour provoquer la fermeture automatique de ladite valve de remplissage sous pression lorsqu'un seuil de fluide est atteint. Le système de jaugeage peut être relié directement à la valve 20 de remplissage sous pression, ou encore indirectement via une unité de traitement. Lorsque le niveau de fluide dans le réservoir atteint ledit seuil, la valve de remplissage sous pression est obturée. Selon la variante : 25 la valve de remplissage sous pression interprète les informations provenant du système de jaugeage pour s'obturer le cas échéant, ou - le système de jaugeage transmet si nécessaire un ordre de fermeture à la valve de remplissage sous pression, ou - une unité de traitement interprète les informations provenant du système de jaugeage puis transmet un ordre de 5 fermeture à la valve de remplissage sous pression si nécessaire. Par ailleurs le système de purge peut inclure une conduite de purge s'étendant à partir de la conduite de remplissage vers un réservoir. Cette conduite de purge s'étend donc à l'intérieur du 10 réservoir pour évacuer un fluide contenu dans la conduite de remplissage vers ce réservoir. Si la conduite de dérivation est au moins partiellement remplie de fluide, lors d'une purge de la conduite de remplissage ce fluide peut s'écouler dans la conduite de remplissage pour être dirigé vers le réservoir par le système de 15 purge. La conduite de purge peut être reliée à un point bas de la conduite de remplissage. De plus, ce système de purge comporte éventuellement une valve anti-retour agencée sur la conduite de purge pour empêcher 20 la circulation de fluide d'un réservoir vers la conduite de remplissage. La conduite de purge présentant une section de purge, la conduite de dérivation présentant une section de dérivation, la section de purge est inférieure à la section de dérivation. 25 On note que la conduite de remplissage peut comprendre une section de remplissage supérieure aux sections de purge et de dérivation.

En outre, le système de purge peut comporter un moyen de pompage pour engendrer la circulation de fluide au sein de la conduite de purge en partant de la conduite de remplissage vers un réservoir.

Ce moyen de pompage peut inclure une pompe existante, telle qu'une pompe d'alimentation dirigeant le carburant d'un réservoir vers un moteur, ou encore une pompe de transfert déplaçant du carburant d'un contenant vers un autre contenant du réservoir.

La mise en route du moyen de pompage induit alors la purge de la conduite de remplissage. Par ailleurs, le système de remplissage comporte éventuellement une conduite de mise à l'air libre reliant le réservoir à l'air libre pour l'évacuation de vapeurs de carburant 15 notamment. La conduite de mise à l'air libre présentant une section de mise à l'air, la conduite de dérivation présentant une section de dérivation, la section de mise à l'air est inférieure à la section de dérivation. 20 Lorsque le réservoir est plein, le carburant s'écoule alors préférentiellement dans la conduite de dérivation, et non pas dans la conduite de mise à l'air libre. Outre un système de remplissage sous pression, l'invention vise plus spécifiquement un véhicule muni d'un réservoir. Ce 25 véhicule comporte alors un système de remplissage sous pression selon l'invention. L'invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples 2 992 306 8 de réalisation donnés à titre illustratif en référence à la figure unique annexée. Cette figure unique présente un véhicule 1 muni d'un réservoir 2. Cet aéronef ne comporte que les organes permettant 5 de comprendre l'invention de manière à ne pas alourdir inutilement la figure. Le réservoir 2 représenté comporte un unique contenant. Toutefois, ce réservoir peut être muni d'une pluralité de contenants communiquant deux à deux par exemple. 10 Pour remplir rapidement le réservoir 2 à l'aide d'un fluide tel que du carburant, le réservoir 2 est pourvu d'un système de remplissage sous pression 10. Le système de remplissage sous pression 10 est muni d'une valve de remplissage sous pression 11.

De plus, le système de remplissage sous pression comporte une conduite de remplissage 13 prolongeant la valve de remplissage sous pression à l'intérieur INT du réservoir. La conduite de remplissage 13 s'étend alors d'une première extrémité 13' liée à la valve de remplissage sous pression 11 vers une deuxième extrémité 13". Cette conduite de remplissage 13 présente en outre une section S4 dite « section de remplissage ». La conduite de remplissage peut être un cylindre à section de remplissage S4 circulaire constante.

La conduite de remplissage sous pression 13 peut notamment être solidaire de la valve de remplissage sous pression 11, ou être fixée à un orifice de sortie de cette valve de remplissage sous pression 11 par des moyens usuels.

Le système de remplissage sous pression 10 est en outre muni d'un clapet anti-retour 14 agencé sur la conduite de remplissage. Ce clapet anti-retour 14 obture la deuxième extrémité 13" de la conduite de remplissage 13 pour empêcher un fluide de circuler de l'intérieur INT du réservoir vers la conduite de remplissage via la deuxième extrémité 13". Par contre, le clapet anti-retour n'empêche pas un fluide de circuler de la conduite de remplissage vers l'intérieur INT du réservoir via la deuxième extrémité 13", ou du moins n'empêche pas un fluide de circuler de la conduite de remplissage vers l'intérieur INT du réservoir via la deuxième extrémité 13" à partir d'une pression de remplissage seuil. Dès lors, le clapet anti-retour 14 est fixé à la conduite de remplissage en débouchant d'une part sur l'intérieur de cette conduite de remplissage, et d'autre sur l'intérieur INT du réservoir. Ce clapet anti-retour 14 peut comprendre un ressort 14' tendant à plaquer une surface d'obturation 14" contre la deuxième extrémité 13". Le ressort 14' est taré pour ne pas s'opposer au passage de fluide de la conduite de remplissage vers le réservoir dans les conditions d'un remplissage sous pression. Par ailleurs, le système de remplissage sous pression 10 comporte une conduite de dérivation 15. Cette conduite de dérivation 15 présente une section dite « section de dérivation S2 ». Par exemple, la conduite de dérivation comporte un tube à section circulaire constante débouchant sur l'air libre par le biais d'un bec coudé. La section de dérivation S2 peut alors être inférieure ou égale à la section de remplissage S4. Cette section de dérivation S2 présente cependant une surface de passage importante pour 30 générer une faible perte de charge.

Il est à noter que l'on entend par « section inférieure à » une section présentant une surface de passage d'un fluide inférieure à la surface de passage d'une autre section. Par exemple, la conduite de remplissage présente une 5 surface circulaire ayant un diamètre qui est supérieur à un diamètre d'une surface circulaire de la conduite de dérivation. De plus, la conduite de dérivation s'étend de la conduite de remplissage 13 vers l'air libre 100. Dès lors, la conduite de dérivation relie l'intérieur de la conduite de remplissage à l'air 10 libre. La conduite de dérivation peut être fixée à la conduite de remplissage à proximité immédiate de la première extrémité 13', à savoir au plus près de cette première extrémité 13'. De préférence, la conduite de dérivation 15 s'étend en élévation à partir de la conduite de remplissage. La sortie 15' de la 15 conduite de dérivation 15 vers l'air libre 100 est alors contenue dans un plan de dérivation P1. L'entrée 11' de la valve de remplissage étant contenue dans plan de remplissage P2, le plan de dérivation P1 est à l'aplomb du plan de remplissage P2. Lors d'un remplissage sous pression de carburant par 20 exemple, le carburant pénètre dans la valve de remplissage sous pression 11 puis traverse la conduite de remplissage 13 et le clapet anti-retour 14 pour remplir le réservoir selon les flèches F1. Lorsque le réservoir est plein, la pression régnant dans ce réservoir augmente si le remplissage se poursuit indûment. Le 25 carburant traverse alors la valve de remplissage sous pression 11 puis remplit la conduite de remplissage 13. Le carburant déborde alors dans la conduite de dérivation 15 pour atteindre l'extérieur du réservoir. La pression dans le réservoir 10 est ainsi maintenue sous un seuil.

A l'issue d'un remplissage sous pression, un fluide peut demeurer dans la conduite de remplissage 13. En fonction des évolutions du véhicule, ce fluide peut s'écouler vers l'extérieur par la conduite de dérivation.

Pour éviter ce phénomène, le système de remplissage sous pression 10 est muni d'un système de purge 20 pour drainer un fluide contenu dans la conduite de remplissage 13 dans le réservoir 2. Ce système de purge est par exemple équipé d'une conduite de purge 21 reliée à la conduite de remplissage 13. La conduite de purge peut être située à proximité de la deuxième extrémité 13" de la conduite de remplissage 13, et s'étend dans le réservoir 2. la conduite de purge est alors connectée à un point bas de la conduite de remplissage.

De plus, la conduite de purge peut posséder une section S3 dite « section de purge ». Cette section de purge S3 peut être inférieure à la section de remplissage S4. En outre, le système de purge 20 schématisé sur la figure comprend une valve anti-retour 22. La valve anti-retour 22 est disposé dans une portion intermédiaire de la conduite de purge 21, cette portion intermédiaire étant disposée entre les deux extrémités de la conduite de purge. Cette valve anti-retour proscrit la circulation de fluide de l'intérieur INT du réservoir vers la conduite de remplissage 13.

La valve anti-retour peut par exemple être munie d'une bille. Cette bille obture un orifice de passage de la valve sous la pression d'un fluide provenant du réservoir, mais libère cet orifice de passage sous la pression d'un fluide provenant de la conduite de remplissage 13.

Pour favoriser l'évacuation du fluide de la conduite de remplissage, le système de purge 20 peut comporter un moyen de pompage 23 pour provoquer la circulation de fluide au sein de ladite conduite de purge 21 en partant de la conduite de remplissage 13. Ce moyen de pompage 23 inclut par exemple une pompe utilisée à d'autres effets, telle qu'une pompe d'alimentation acheminant du carburant vers un moteur ou une pompe de transfert transférant un fluide d'un contenant vers un autre contenant.

Par ailleurs, l'invention est d'autant plus utile dans le cadre d'un système de remplissage automatique. Ce système de remplissage sous pression inclut alors un système de jaugeage 30 pour déterminer le volume de fluide dans un réservoir. La fermeture de la valve de remplissage sous pression intervient alors lorsque que ce volume atteint un seuil. L'invention permet de pallier à un dysfonctionnement du système de jaugeage en évitant une surpression néfaste du réservoir. En outre, le système de remplissage sous pression peut inclure une conduite de mise à l'air libre 12 reliant un réservoir à l'air libre 100. La conduite de mise à l'air libre présente une section de mise à l'air libre S1. Par exemple, la conduite de mise à l'air libre est un tuyau à section circulaire constante.

La section de mise à l'air S1 est alors inférieure à la section de dérivation S2. La section de mise à l'air S1 présente par exemple un faible diamètre.

Ce faible diamètre génère une perte de charge importante, contrairement à la perte de charge générée par la conduite de dérivation. Cependant, ce faible diamètre n'a pas d'impact sur la fonction de mise à l'air de la conduite de mise à l'air libre 12.

En cas de surpression dans le réservoir durant un remplissage sous pression, le carburant est évacué par la conduite de dérivation et non pas par la conduite de mise à l'air libre 12. Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention.

Claims (7)

1. REVENDICATIONS1. Système de remplissage sous pression (10) d'un réservoir (2) comprenant une valve de remplissage sous pression (11), caractérisé en ce que ledit système de remplissage sous pression 5 (10) comporte une conduite de remplissage (13) ayant une première extrémité (13') liée à ladite valve de remplissage sous pression (11) et une deuxième extrémité (13") reliée à un clapet anti-retour (14), ladite conduite de remplissage (13) étant reliée à un système de purge (20) débouchant dans ledit réservoir (2) pour 10 évacuer un fluide contenu dans cette conduite de remplissage (13), ladite conduite de remplissage (13) étant reliée à une conduite de dérivation (15) débouchant à l'air libre (100) pour déverser un trop plein de fluide hors d'un réservoir en cas de surpression dans ce réservoir. 15
2. 2. Système de remplissage sous pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système de remplissage sous pression (10) comporte un système de jaugeage (30) apte à déterminer un volume de fluide dans le réservoir pour provoquer la fermeture 20 automatique de ladite valve de remplissage sous pression (11) lorsqu'un seuil de fluide est atteint.
3. 3. Système de remplissage sous pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit système de purge (20) inclut une 25 conduite de purge (21) s'étendant à partir de la conduite de remplissage (13) vers un réservoir (2).
4. 4. Système de remplissage sous pression selon la revendication 3,caractérisé en ce que ce système de purge (20) comporte une valve anti-retour (22) agencée sur la conduite de purge (21) pour empêcher la circulation de fluide d'un réservoir vers la conduite de remplissage (13).
5. 5. Système de remplissage sous pression selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que, ce système de purge (20) comporte un moyen de pompage (23) pour engendrer la circulation de fluide au sein de ladite conduite de purge (21) en partant de la conduite de remplissage (13) vers un réservoir (2).
6. 6. Système de remplissage sous pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le système de remplissage (10) comporte une conduite de mise à l'air libre (12), ladite conduite de mise à l'air libre (12) présentant une section de mise à l'air (S1), ladite conduite de dérivation (15) présentant une section de dérivation (S2), ladite section de mise à l'air (Si) étant inférieure à ladite section de dérivation (S2).
7. 7. Véhicule (1) muni d'un réservoir (2), caractérisé en ce que ce véhicule (1) comporte un système de remplissage sous pression (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.