Brevet FR2029786A1 — publié le 19701023

Dans les systèmes de pompage destinés aux liquides volatils et, plus particulièrement, dans les systèmes d'alimentation en carburant pour engins aériens, dans lesquels le liquide doit être fourni sous une pression élevée par une pompe volumétrique, 5 il est courant de monter du cêté admission de cette pompe ce que l'on dénomme une pompe de refoulement d'appoint de façon à maintenir une pression d'admission adéquate pour la pompe volumétrique, et il est habituel de prévoir une telle pompe d'appoint, même dans les cas où ùne pompe de transfert est montée dans le ré-10 servoir de carburant ou en un autre point du circuit d'alimentation en liquide. De telles pompes de refoulement d'appoint ont été Jusqu'-ici construites comme des pompes centrifuges qui offrait une grande souplesse de fonctionnement en ce qui concerne leurs paramètres de sortie. Mais des impératifs peuvent apparaître avec 15 les liquide^rolatils, par exemple dans le cas de l'inefficacité d'une pompe de transfert ou dans Gelui de l'épuisement de l'alimentation de l'une des pompes de transfert, le liquide atteignant alors la pompe de refoulement d'appoint étant susceptible de contenir un grand pourcentage volumétrique de vapeur libre ou de gaz 20 (air) qui, dans le cas d'une pompe centrifuge, peut entraîner son désamorçage et, par conséquent, une interruption du pompage. L'invention a pour but de permettre la réalisation d'une pompe convenant bien pour être utilisée comme pompe de refoulement d'appoint pour un liquide volatil ou susceptible de conte-25 nir des gaz et (ou) des vapeurs. Elle est matérialisée dans une pompe à roue mobile et à flux axial caractérisée en ce qu'elle comprend un corps de pompe ou carter de roue comportant une paroi circulaire, un orifice d'admission prévu à l'une de ses extrémités et un orifice d'éva-30 cua.tion prévu à proximité de son autre extrémité, une roue.mobile montée dans lefîarter et possédant des lames ou pales hélicoïdales, cette roue mobile pouvant être ëntraînée en rotation autour de son axe pour faire circuler un liquide depuis l'orifice d'admission jusqu'à l'orifice d'évacuation, ce dernier étant pla-35 cé à une certaine distance de l'axe de rotation de la roue de façon à obliger le liquide à être sensiblement confiné en un anneau voisin de la paroi circulaire du carter tandis qu'il quitte une veine centrale relativement inerte dont le diamètre augmente depuis l'orifice d'admission jusqu'à l'orifice d'évacuation de 40 sorte que, du fait de l'action des lames de la roue mobile, la 70 03250 2 2029786 vitesse du liquide augmente depuis.11 extrémité d'admission jusqu'à l'extrémité d'évacuation. Ce phénomène donne la certitude d'obtenir un écoulement de sortie relativement exempt d'admix-tions sauf celles dissoutes dans le liquide à proximité de l'ex-5 trémité d'évacuation à cause de l'augmentation de la pression. De préférence, la roue mobile se présente sous la forme d'une hélice multiple ou à plusieurs pales ou lames. la partie admission du carter ou^orps de la pompe est de préférence rendu conique et ses dimensions varient à partir d'un 10 petit diamètrejexistant au niveau de l'orifice d'admission jusqu'à atteindre une partie cylindrique à parois parallèles, et les roues mobiles hélicoïdales prennent naissance de préférence, vers la partie de plus petit diamètre du carter de façon à agir sur le liquide aussitôt qu'il pénètre dans la pompe et à éviter tout 15 effet de diffiiÉion, ce qui évite les pertes hydrodynamiques normalement liées à l'existence d'un étage diffuseur. Un système d'alimentation en carburant comportant une pompe de refoulement d'appoint selon l'invention constitue un autre aspect de celle-ci. 20 L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple et en se référant au dessin annexé dont la figure unique est une représentation schématique d'un système d'alimentation en carburant comprenant une pompe de refoulement d'appoint représentée en eou-25 pe axiale. Si l'on se réfère maintenant au dessin, le système d'alimentation en carburant représenté comprend un réservoir à carburant 1 équipé d'une pompe de transfert 2 qui assure le transfert du carburant depuis le réservoir 1, par exemple un réservoir 30 en bout d'aile dans tin engin aérien, jusqu'à un conduit de transfert de carburant 3 70 03250 3 2029786 résulte que ee carburant pénétrant dans la pompe de refoulement d'appoint 4- est susceptible de contenir lia. pourcentage "volumétrique élevé de vapeur libre et de gaz qui ont été dissous dans le carburant. La présence de ces produits d1admixtion gazeux 5 rend l'utilisation d'une pompe de refoulement centrifuge relativement incertain. La pompe de refoulement d'appoint utilisée selon l'invention comporte un corps ou un carter généralement cylindrique 8 qui présente une partie conique 9 au niveau de son extrémité d'admission de façon à obtenir pour l'orifice d'admis-10 sion un diamètre qui soit petit et sensiblement égal à celui de l'extrémité de raccordement 10 du conduit 3 de transfert du carburant, alors qulu niveau de son extrémité d'évacuation, le corps ou le carter 8 se présente sous la forme.d'un collecteur en volute 11 amenant le carburant à une partie 12 d'un con-15 duit d'évacuation relié à l'entrée de la pompe volumétrique 5 par un conduit 13» On prévoit un rotor ou une roue logée dans le carter et montée sur un arbre 14. Ce rotor ou cette roue possède un moyeu sensiblement cylindrique 15 s'étendant d'un bout à l'autre de l'ensemble du carter 8 et de. la partie conique 9 20 et est équipé de quatre lames ou pales hélicoïdales 16 de façon à former une roue mobile à quatre hélices dont les pales ou les spires s'étendent depuis le moyeu 15 jusqu'à une zone se trouvant à proximité immédiate de la paroi du carter 8 et de 3a partie conique 9» la roue est montée de façon à être entraînée 25 en rotation dans le sens indiqué par la flèche Â de sorte que ses spires ou pales hélicoïdales refoulent axialement toute masse qui ne tourne pas autour de son axe, ou l'entraîne en rotatioi autour de son axe à une vitesse inférieure à celle des lames ou pales, en direction du collecteur en volute 11. Il est évident 30 que tout liquide pénétrant par l'orifice d'admission. 10 subit une accélération progressive au fur et à mesure qu'il traverse selon leur longueur les parties 9 et 8 du carter. Du fait que le volume du liquide n'augmente pas pendant son passage dans la pompe, il s'ensuit que la section droite de la veine d'écoulement 35 du liquide diminue au cours de son trajet depuis la partie d'admission 10 jusqu'au collecteur 11 et il en résulte que la masse du liquide refoulé occupe progressivement une partie décroissante de la section droite existant entre les parois des parties 9» 8 du carter et le moyeu 15 de la roue. Du fait que 40 le liquide subit également un mouvement tourbillonnaire autour de 70 03250 4 1029786 l'axe de la roue, il est coiifiné sous l'effet de la fox-ce centrifuge vers les parties les plus à l'extérieur de la section droite tandis que la partie restante du carter de la pompe, la plus proche de l'axe de la roue et séparée de ce liquide en mouvement par 5 une zone de "bordure 17 approximativement représentée sous la forme d'un cône,forme une veine ou un "moyeu" de fluide sensiblement stationnaire ou simplement rotatif qui, lorsque le fluide pénétrant dans la pompe est presque entièrement liquide et bien au-dessous de son point d'ébullition, est également liquide, a-10 lors que lorsque le fluide pénétrant dans la pompe contient des parties de vapeurs libres et (ou) de gaz, cette veine ôte fluide contient également ces parties de gaz et de vapeur du fait qu'à cause de la force centrifuge et du poids spécifique faible, ces parties tendent à effectuer une migration vers le moyeu 15 de 15 la roue. On se rend compte que les pales hélicoïdales 16 de la roue, qui s'étendent jusqu'à proximité immédiate de la paroi cy-> lindrique de la partie 8 du carter, s'étendent également dans la partie conique 9 de ce carter, leur diamètre y diminuant selon l'angle de conicité jusqu'à un point proche de la partie d'sâ 20 mission 10 du carter qui présente le diamètre minimal, ce qui donne la certitude que l'effet de refoulement est déjà efficace tout au long de la partie conique 9 du carter. 0e phénomène donne la certitude que le liquide pompé est accéléré d8un bout à l'autre de son trajet dans le carter de la pompe et évite les per-25 tes de pression qui sont normalement susceptibles de se produire dans des parties à diamètre croissant des conduits de fluides à cause des imperfections de ce que l'on dénomme un effet de diffusion. l'action de la roue mobile hélicoïdale peut être utilisée 30 pour obtenir une augmentation appréciable de la pression du fluide depuis l'orifice d'admission jusqu'à l'orifice de sortie de la pompe et, si tel est le cas, on se rend compte que la plus grande partie% si ce n'est la totalité de la vapeur et du gaz libérés par le fluide apparaissant au niveau de l'orifice d'entrée 35 de la pompe, lorsque le liquide se trouve à sa pression la plus faible, devient recondensée ou redissoute au fur et à mesure que la pression du liquide pompé augmente en se rapprochant de l'extrémité d'évacuation de la pompe, et on voit également que, coiç-te tenu de l'action de la force centrifuge, cette recondensation 40 s'effectue à proximité de la zone de bordure 17 de sorte que tout BAD ORIGINAL 70 03250 5 2029786 effet d'implosion lié à la recondensation a lieu très à l'écart de la paroi du carter et du moyeu de la roue mobile, de sorte que l'on évite largement tout risque d'endommageaient provoqué par ce que l'on dénomme la catfitation. ïout résidu des constituants gazeux non absorbé peut facilement être éliminé en utilisant un système d'évent 18 relié, au niveau d'un point convenable, avec l'intérieur du "moyeu" de fluide se trouvant à l'intérieur de la zone de bordure 17/ Des modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. Par exemple, le nombre des pales hélicoïdales ne doit pas nécessairement être quatre mais peut être modifié en fonction des autres paramètres. 70 03250 6 ,10 29786 REVENDICATIONS 1. Pompe à roue mobile et à flux axial, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps de pompe ou un carter de roue comportant une paroi circulaire, un orifice d'admission prévu à l'une 5 de ses extrémités et un orifice d'évacuation prévu à proximité de son autre extrémité, une roue mobile montée dans le carter et possédant des lames ou des pales hélicoïdales, cette roue mobile pouvant être entraînée en rotation autour de son axe de façon à faire circuler un liquiâe depuis l'orifice d'admission jusqu'à 10 l'orifice d'évacuation, cet orifice d'évacuation étant placé à une certaine distance de l'axe de rotation de la roue mobile de façon à obliger le liquide à être sensiblement confiné en un anneau voisin de la paroi circulaire du carter, tandis qu'il quitte une veine centrale relativement inerte dont le diamètre augmente 15 depuis l'orifice d'admission jusqu'à l'orifice d'évacuation de sorte que, du fait de l'action des pales ou des lames de la roue mobile, la vitesse du liquide augmente depuis l'extrémité d'admission jusqu'à l'extrémité d'évacuation. 2„ Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que 20 les lames ou les pales de la roue mobile se présentent sous la forme d'une hélice multiple ou à plusieurs pales hélicoïdales. 3. Pompe suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le carter est conique et a des dimensions variant à partir d'un petit diamètre existant au niveau de l'orifice d'admission 25 jusqu'à atteindre une partie cylindrique à parois parallèles reliée à l'orifice de sortie, les lames ou pales hélicoïdales prévues sur la roue mobile prenant naissance vers la partie de plus petit diamètre du carter* . 4. Pompe suivant l'une quelconque des revendications précé-30 dentes, caractérisée en ce que l'on prévoit un paisage dans le carter de la roue ou du corps de la pompe, au niveau de son extrémité d'évacuation et communiquant avec la veine centrale inerte, de façon à permettre l'évacuation d'éléments gazeux séparés du liquide sous l'effet de la force centrifuge. 35 5» Système d'alimentation en carburant, caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir à carburant et une pompe de transfert; une |>ompe de refoulement d'appoint et une pompe de mise sous pression reliées au réservoir et montées en série les unes avec les autres, la pompe de refoulement d'appoint étant construite sui-40 vant l'une quelconque des revendications précédentes. bad original