FR3003543A1 - Reservoir muni d'un clapet de surpression - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un réservoir (10) incluant un contenant (15) et une ligne d'écoulement (20) pour l'évacuation d'un trop plein de carburant. Ladite ligne d'écoulement (20) est munie d'une conduite (21) et d'un clapet de surpression (24) agencés dans le contenant (15). De plus, le réservoir (10) comporte une cloche (30) étanche agencée dans ledit contenant, ladite cloche (30) étant à l'aplomb du clapet de surpression (24) et entourant au moins partiellement ce clapet de surpression (24) pour emprisonner de l'air afin d'isoler le clapet de surpression (24) du carburant contenu lorsque ladite pression est inférieure audit seuil.

Description

Réservoir muni d'un clapet de surpression La présente invention concerne un réservoir muni d'un clapet de surpression, ainsi qu'un aéronef et un procédé mettant en oeuvre ce réservoir.
Un aéronef peut comporter un circuit de remplissage sous pression pour remplir au sol et/ou en vol au moins un réservoir de carburant. Le système de remplissage sous pression peut éventuellement autoriser l'extraction de carburant à partir du réservoir par aspiration.
Des règlements de certification imposent des moyens pour limiter la quantité de carburant dans un réservoir afin d'éviter des dommages lorsque cette quantité dépasse un seuil. Par exemple, le règlement connu sous la référence CS 29.979 prévoit une telle installation.
Un système de remplissage peut ainsi être équipé d'électrovannes pour mettre un terme à un remplissage à partir d'une quantité de carburant présente dans au moins un réservoir. Par ailleurs, un système de stockage de carburant d'un aéronef comporte au moins un circuit de mise à l'air libre pour relier les réservoirs à l'air libre. Un circuit de mise à l'air libre peut posséder deux types de valves pour permettre le passage de l'air d'un réservoir vers un milieu extérieur et inversement, à savoir : - un premier type de valves dénommées « air-no-fuel valve » en langue anglaise, une valve « air-no-fuel » s'obturant en étant en contact avec du carburant, - un deuxième type de valves dénommées « roll-over valve » en langue anglaise s'obturant à partir d'une inclinaison seuil indépendamment de la présence ou de l'absence d'un contact avec du carburant. Une « roll-over valve » peut comporter une bille apte à se déplacer en fonction de l'inclinaison de l'aéronef pour obturer le circuit de mise à l'air à partir d'un seuil, suite au retournement de l'aéronef par exemple. Une « roll-over valve » induit donc une mise à l'air libre d'au moins un réservoir tant que l'aéronef évolue dans des conditions normales de vol. Un circuit de mise à l'air peut alors éventuellement permettre l'évacuation de carburant suite à un dysfonctionnement d'une électrovanne. Toutefois, certaines contraintes de dimensionnement peuvent induire l'installation d'un circuit de mise à l'air ne présentant pas des caractéristiques dimensionnelles autorisant ce fonctionnement dégradé. Le diamètre des conduites d'un circuit de mise à l'air peut être trop faible au regard du débit de remplissage pour permettre l'évacuation en temps réel d'un trop plein de carburant. Dès lors, un aéronef peut comprendre au moins un clapet de surpression afin d'éviter une mise en pression des réservoirs lorsqu'un dysfonctionnement empêche la fermeture d'une électrovanne. Dans ce cas de figure accidentel, le clapet de surpression s'ouvre à partir d'un seuil de pression pour évacuer un trop plein de carburant dans un réservoir. En termes d'architecture, deux types d'installations des 25 clapets de surpression sont généralement retenus sur une machine. Selon une première architecture, l'aéronef comporte un conduit d'évacuation relié à une partie supérieure d'un réservoir, ce conduit étant placé à l'extérieur du réservoir. Un clapet de surpression est alors fixé à ce conduit d'évacuation. Le clapet de surpression est alors agencé en dehors du réservoir de carburant. Par suite, le clapet de surpression n'est pas en permanence en contact avec du carburant. La première architecture présente alors l'avantage d'éviter un suintement de carburant provoqué par un clapet de surpression en contact quasi-permanent avec du carburant. Par contre, l'aéronef doit allouer un espace suffisant pour permettre l'installation de la conduite d'évacuation et du clapet de 10 surpression. De plus, l'agencement d'un clapet de surpression selon cette première architecture peut être délicat car la ligne d'évacuation de carburant doit être élaborée pour éviter de se trouver à proximité de zones sensibles de l'aéronef (zones subissant de hautes 15 températures, zones d'intervention d'opérateurs de maintenance...). Selon une deuxième architecture, l'aéronef comporte un conduit d'évacuation s'étendant à l'intérieur du réservoir pour déboucher à l'air libre, sous le fuselage par exemple. Un clapet de 20 surpression est alors fixé à ce conduit d'évacuation. Le clapet de surpression est ainsi agencé dans le réservoir de carburant. Cette deuxième architecture ne semble pas présenter les inconvénients de la première architecture du fait l'agencement de la ligne d'évacuation au sein même du réservoir. 25 Toutefois, la clapet de surpression se trouve désormais au contact du carburant et risque donc de suinter.
Un constructeur peut donc choisir l'une ou l'autre de ces architectures en fonction des contraintes auxquelles ce constructeur est confronté. Le document W02010/131099 dévoile une valve d'aération 5 pour un système de carburant sur un aéronef, permettant notamment de favoriser la pressurisation du réservoir. Le document W02012/123941 décrit un dispositif comprenant à la fois une « roll-on valve », un clapet de surpression et un clapet de rétention de pression 10 Le document US2008/0078457 dévoile un clapet de surpression pour un réservoir carburant d'aéronef. Ce clapet de surpression comprend deux niveaux de réponses à une différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur d'un réservoir. Le second niveau vient en complément du premier niveau en cas de 15 défaillance, par exemple à cause du gel. La présente invention a alors pour objet de proposer un réservoir selon une nouvelle architecture pour tendre à éviter les inconvénients des architectures connues. L'invention vise un réservoir de stockage d'un système de 20 stockage de carburant d'un aéronef, ce réservoir de stockage incluant un contenant et une ligne d'écoulement pour l'évacuation d'un trop plein de carburant. Ladite ligne d'écoulement est munie d'une conduite et d'un clapet de surpression agencés dans le contenant, cette conduite débouchant sur un milieu extérieur au 25 contenant et sur le clapet de surpression, le clapet de surpression s'ouvrant à partir d'un seuil de la pression régnant dans ledit contenant. Ce réservoir comporte une cloche étanche agencée dans le contenant, cette cloche étant à l'aplomb du clapet de surpression et entourant au moins partiellement ce clapet de surpression pour emprisonner de l'air afin d'isoler le clapet de surpression du carburant contenu lorsque ladite pression est inférieure audit seuil. Le constructeur agence donc dans le contenant un clapet de surpression taré pour s'ouvrir à partir d'un seuil prédéterminé. De plus, le constructeur dispose une cloche autour du clapet de surpression. L'invention propose donc de positionner un clapet de surpression à l'intérieur d'un réservoir, en le surplombant d'une cloche étanche générant une poche d'air qui isole ce clapet de surpression au moins partiellement du carburant pour au moins limiter un possible suintement. Lors d'un remplissage sous pression, l'air est chassé du réservoir par une ligne de mise à l'air usuelle. Cependant, une partie de cet air est emprisonnée dans la cloche. Dès lors, le clapet de surpression débouche de fait dans la bulle d'air, et non pas dans le carburant, pour éviter un suintement de carburant. Si le remplissage se poursuit au-delà du niveau prescrit, la pression dans le réservoir augmente. Lorsque la pression du carburant et donc la pression de l'air contenu dans la cloche atteint le seuil fixé par le constructeur auquel est taré le clapet de surpression, ce clapet de surpression s'ouvre. L'air présent dans la cloche puis le carburant stocké s'échappent alors du réservoir par le clapet de surpression, puis par la conduite de la ligne d'écoulement. Cette architecture présente donc l'avantage d'agencer un clapet de surpression dans un espace qui est dépourvu de carburant dans des conditions normales de fonctionnement à savoir en dehors de cas de surpression dans le réservoir. Les risques de suintement de carburant sont donc minimisés. De plus, le clapet de surpression étant agencé dans le réservoir, cette nouvelle architecture tend à minimiser les inconvénients de la première architecture de l'état de la technique par exemple. Le réservoir peut aussi comporter une ou plusieurs des caractéristiques qui suivent. Ainsi, le réservoir peut comporter une attache pour fixer la 10 cloche à une paroi du contenant. La cloche est donc attachée à l'intérieur du contenant Par exemple, le contenant comportant un fond et une paroi supérieure reliés par une paroi latérale, la cloche est suspendue à la paroi supérieure. 15 A titre de variante, la cloche est fixée à la conduite ou au clapet de surpression, par exemple par une pluralité de bras radiaux. Par ailleurs, la cloche est éventuellement usinée pour être dépourvue d'arête tranchante. La cloche peut notamment être 20 réalisée à l'aide d'un matériau synthétique non tranchant pour éviter de couper la peau du contenant. En outre, la cloche peut entourer partiellement la conduite. En effet, la cloche peut avoir une hauteur déterminée par le constructeur pour garantir la présence d'une bulle quelle que soit 25 l'assiette du réservoir, à savoir quelle que soit l'inclinaison du réservoir. L'invention vise aussi un aéronef qui comporte au moins un réservoir du type décrit précédemment.
L'invention concerne enfin un procédé d'évacuation de carburant à partir d'un tel réservoir au cours duquel on ménage une bulle d'air autour du clapet de surpression à l'aide d'une cloche afin d'isoler le clapet de surpression du carburant contenu lorsque ladite pression est inférieure audit seuil. On peut dimensionner la cloche pour maintenir la bulle d'air autour du clapet de surpression indépendamment de l'assiette du réservoir. De plus, lorsque la pression est supérieure audit seuil, on évacue l'air puis le carburant par le clapet de surpression et la conduite, et on obture le clapet de surpression dès que la pression devient inférieure audit seuil. La bulle d'air est restaurée dès que le niveau de carburant dans ledit réservoir devient inférieur à une hauteur prédéterminée.
Ainsi, la consommation du carburant permet de faire baisser le niveau de carburant dans le réservoir. A partir d'une hauteur prédéterminée, le clapet de surpression ne baigne plus dans le carburant. La bulle d'air est alors naturellement restaurée. On note que le clapet de surpression peut donc baigner dans 20 le carburant dans ce cas de figure, mais seulement pendant un temps limité. L'invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec un exemple de réalisation donné à titre illustratif en référence à la figure unique 25 jointe. La figure unique présente un aéronef 1 muni d'un fuselage 2. L'aéronef est en outre équipé d'un système de stockage 5 afin d'alimenter en carburant une installation motrice.
Ce système de stockage 5 comporte alors au moins un réservoir 10 pour stocker du carburant. Le réservoir 10 est pourvu d'un contenant 15. Ce contenant 15 possède une enveloppe souple ou rigide qui s'étend en 5 élévation d'un fond 17 vers une paroi supérieure 18, en passant par une paroi latérale 16. Le réservoir 10 inclut de plus un moyen de remplissage 19 débouchant sur une partie supérieure du contenant 15. Par ailleurs, le réservoir 10 peut être pourvu d'un système de 10 mise à l'air libre 60, tel qu'un circuit de mise à l'air libre ou un orifice débouchant sur un autre réservoir relié à l'air libre. Ce réservoir 10 possède en outre un système d'urgence pour éviter des dommages en cas de pression excessive régnant à l'intérieur du contenant. 15 Ainsi, le réservoir 10 est muni d'une ligne d'écoulement 20 pour évacuer un trop plein de carburant vers un milieu extérieur EXT situé à l'extérieur du réservoir et de l'aéronef. La ligne d'écoulement inclut une conduite 21 s'étendant d'une première extrémité 22 vers une deuxième extrémité 23. La conduite 20 est disposée à l'intérieur du contenant 15. Dès lors, la première extrémité 22 débouche sur le milieu extérieur EXT en étant fixée au fond 17 du contenant par exemple. La ligne d'écoulement inclut aussi un clapet de surpression 24 coopérant avec la conduite. Ce clapet de surpression 24 est 25 aussi agencé à l'intérieur INT du contenant en étant fixé à la deuxième extrémité 23 de la conduite par exemple. Plus précisément, le clapet de surpression 24 peut comprendre une entrée débouchant sur l'intérieur INT du contenant et une sortie débouchant sur la deuxième extrémité 23 de la conduite 21. Ce clapet de surpression est un clapet usuel s'ouvrant à partir d'un seuil de pression. Par suite, dès que la pression régnant dans le contenant atteint ce seuil, le clapet de surpression s'ouvre et relie l'intérieur INT du contenant au milieu extérieur EXT. Le réservoir comporte en outre une cloche 30 qui est étanche. Cette cloche 30 est agencée dans le contenant, à l'aplomb du contenant 15, en entourant au moins partiellement le clapet de surpression. Par conséquent, lors d'un remplissage et tant que la pression régnant dans le contenant est inférieure audit seuil, le réservoir comporte une bulle d'air 50 délimitée par la cloche 30 qui entoure au moins partiellement le clapet de surpression 24 pour l'isoler du carburant, à savoir une bulle d'air en contact avec au moins l'entrée du clapet de surpression. Selon le procédé appliqué, on ménage donc une bulle d'air 50 autour du clapet de surpression 24 à l'aide d'une cloche 30 afin d'isoler le clapet de surpression 24 du carburant contenu tant que la pression régnant dans le contenant est inférieure à un seuil.
Cette cloche 30 est à cet effet un récipient renversé muni d'une face ouverte dirigée vers le fond du contenant 15. La cloche 30 a donc une section ayant sensiblement une forme de U renversé. La cloche 30 peut être fixée à une paroi du contenant 15 par 25 au moins une attache 40, et notamment à la paroi supérieure 18 située à l'aplomb de la cloche 30. A titre d'alternative ou de complément, la cloche peut être fixée à la conduite 21 et/ou au clapet de surpression 24 par des bras radiaux permettant le passage d'un fluide vers la cloche 30.
Pour optimiser les dimensions de la bulle d'air et permettre sa présence autour d'un clapet de surpression quelle que soit l'inclinaison du réservoir, la cloche peut aussi entourer la conduite 21. Ainsi, on peut dimensionner la cloche 30 et notamment sa hauteur h pour maintenir la bulle d'air 50 autour du clapet de surpression 24 indépendamment de l'assiette du réservoir 10. Par suite, durant un remplissage, le niveau de carburant dans le contenant monte et se rapproche de la paroi supérieure. L'air présent dans le contenant est progressivement chassé par le système de mise à l'air. Cependant, une partie de cet air reste emprisonné sous la cloche 30 pour isoler le clapet de surpression du carburant. En cas de dysfonctionnement du remplissage, le niveau de carburant peut atteindre la paroi supérieure 18. Le trop plein de carburant entraîne alors une augmentation de la pression régnant dans le contenant. Lorsque cette pression atteint le seuil de tarage du clapet de surpression, le clapet de surpression s'ouvre. Le trop plein de carburant est alors évacué vers le milieu extérieur par gravité au travers du clapet de surpression 24 et de la conduite 21.
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 (11)

  1. REVENDICATIONS1. Réservoir (10) de stockage d'un système de stockage (5) de carburant d'un aéronef (1), ledit réservoir (10) de stockage incluant un contenant (15) et une ligne d'écoulement (20) pour l'évacuation d'un trop plein de carburant, ladite ligne d'écoulement (20) étant munie d'une conduite (21) et d'un clapet de surpression (24) agencés dans le contenant (15), ladite conduite (21) débouchant sur un milieu extérieur (EXT) au contenant et sur ledit clapet de surpression (24), ledit clapet de surpression (24) s'ouvrant à partir d'un seuil de la pression régnant dans ledit contenant (15), caractérisé en ce que ledit réservoir (10) comporte une cloche (30) étanche agencée dans ledit contenant, ladite cloche (30) étant à l'aplomb du clapet de surpression (24) et entourant au moins partiellement ce clapet de surpression (24) pour emprisonner de l'air afin d'isoler le clapet de surpression (24) du carburant contenu lorsque ladite pression est inférieure audit seuil.
  2. 2. Réservoir de stockage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réservoir (10) comporte une attache (40) pour fixer ladite cloche (30) à une paroi (18) dudit contenant (15).
  3. 3. Réservoir de stockage selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit contenant (15) comportant un fond (17) 25 et une paroi supérieure (18) reliés par une paroi latérale (16), ladite cloche (30) est suspendue à ladite paroi supérieure (18).
  4. 4. Réservoir de stockage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que ladite cloche (30) est fixée à ladite conduite (21).
  5. 5. Réservoir de stockage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite cloche (30) est fixée au clapet de surpression (24).
  6. 6. Réservoir de stockage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite cloche (30) est dépourvue d'arête 10 tranchante.
  7. 7. Réservoir de stockage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite cloche (30) entoure partiellement ladite conduite (21). 15
  8. 8. Aéronef (1), caractérisé en ce que cet aéronef (1) comporte au moins un réservoir (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
  9. 9. Procédé de d'évacuation de carburant à partir d'un réservoir (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, 20 au cours duquel on ménage une bulle d'air (50) autour du clapet de surpression (24) à l'aide d'une cloche (30) afin d'isoler le clapet de surpression (24) du carburant contenu lorsque ladite pression est inférieure audit seuil.
  10. 10. Procédé selon la revendication 9,caractérisé en ce qu'on dimensionne ladite cloche (30) pour maintenir la bulle d'air (50) autour dudit clapet de surpression (24) indépendamment de l'assiette du réservoir (10).
  11. 11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que lorsque la pression est supérieure audit seuil, on évacue l'air puis le carburant par le clapet de surpression et la conduite (21), et on obture le clapet de surpression dès que la pression devient inférieure audit seuil, ladite bulle d'air étant restaurée dès que le niveau de carburant dans ledit réservoir devient inférieur à une hauteur prédéterminée.
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