Brevet FR2397525A1 — publié le 19790209

Le présente invention concerne les appareils d'alimentation en carburant liquide . Elle vise principalement les appareils ayant pour fonction de rendre acceptables aux appareils normaux d'alimentation en carburant liquide et aux éléments des brtleurs, en particulier sur les aéronefs, certains carburants liquides appelés carburants de sécurité, contenant un additif anti-buée Cet additif est, typiquement, un polymère de poids moléculaire supérieur & 06 ou de viscosité intrinsèque supérieure 8 2,5 dé- litres par gramme, le carburant de sécurité contenant assez d'additif pour assurer le recouvrement moléculaire du polymère De tels carburants de sécurité sont décrits dans les brevets britanniques 1.259.113, 1.285.197 et 1.537.288 Bien qu'il soit possible de concevoir et de réaliser des appareils d'alimentation et de combustion de carburant pouvant filtrer, pomper et briller un carburant de sécurité tel quel, il est préférable, pour réduire la consommation de carburant et le oyat de l'appareil de combustion sans diminution notable de la sécurité, de dégrader le carburant de sécurité de façon a le rendre acceptable aux appareils d'alimentation et de combustion de carburant d'usage courant afin que le carburant dégradé n' en- crasse pas les filtres, ne surcharge pas les pompes et se nébulise et 8 consume sur les brtleur6 à une vitesse essentielle- ment normale L'appareil de dégradation de carburants de sécurité du type précité, selon l'invention, comporte un ensemble constitué par un stator et un rotor, dont le rotor peut être entraîné et len- semble traversé par le carburant de sécurité en sorte qu'en cours de fonctionnement l'appareil fragmentera le carburant et le rendra assez fluide pour qu'il puisse traverser les filtres et les pompes et se nébuliser sur les bradeurs Il y aura avantage à ce que l'appareil de dégradation comporte une chambre d'accumulation à l'intérieur de l'ensemble stator rotor et prenne par exemple la forme d'une batterie de stators et de rotors comportant une chambre d'accumulation s'étendant essentiellement depuis le milieu de la batterie jusqu ' à son organe de sortie .Un ensemble stator-rotor qui s'est révélé particulièrement convenable possède des stators d'entrée et de sortie, un groupe rotor-stator avant et un groupe rotor-stator arrière, et une chambre d'accumulation entre les deux groupes, l'un au moins des stators des groupes rotor-stator étant du type "roue Pelton" flans la présente description, un stator ou rotor en roue Pelton est celui comportant une pluralité d'aubes ayant pour fonction d'inverser le sens d'écoulement d'un liquide venant les frapper Ce stator en roue Pelton permet au liquide sortant d'un rotor placé en avant de lui d'en sortir en s'écoulant avec une composante de vitesse substantielle de sens opposé à celui du liquide sortant, portant su maximum l'action de fragmentation exercée sur le liquide et, simultanément, réduisant au minimum le poids, l'encombrement et la complexité de fabrication du stator . Un stator en roue Pelton approprié à l'invention comporte une pluralité de canaux s t étendant radialement, de préférence depuis un élément porteur circonférentiel, et faisant face au sens de rotation des rotors de façon à capter la plus grande partie du li quide sortant d'un rotor placé en avant de lui à une vitesse angulaire dirigée dans un sens et à lui faire quitter le stator à une vitesse angulaire dirigée dans l'autre sens .Le stator en roue Pelton pourra comporter de 6 à 16 canaux, de préférence 12, et il y aura avantage à ce que ces canaux aient des bords aigus pour améliorer leur aptitude à capter et fragmenter le liquide e Les stators d'entrée et de sortie ainsi que les rotors pourront comprendre des disques perforés de 2 à 6 mm, de préférence 5 mm, d'épaisseur, percés de trous circulaires de 4 à 10 mm, de pré férence 6 mm, de diamètre .De préférence, les rotors seront disposés de façon à être entraînés à une vitesse supérieure à 5.000 tr/mn ; une grande vitesse, telle que 30.000 tr/mn, présentera l'avantage d'une dégradation efficace et d'un débit 6- levé, tandis qu'une vitesse faible, par exemple inférieure à 16.000 tr/in, présentera l'avantage d'un couple faible et d'une plus longue durée de service de l'appareil Dans un dispositif complet d'alimentation en carburant* l'apps- reil de dégradation (ou dôgradateur) pourra autre placé entre le réservoir et les filtres .Dans le contexte important des constructions aéronautiques, dans lesquelles l'appareil d'alimentation peut comprendre, dans l'ordre ci-après, un réservoir de carburant, une pompe auxiliaire, une pompe primaire ou de sou- tien, un filtre, un échangeur de chaleur, une pompe à haute pression, et des appareils de réglage d'écoulement et de dosage, le dégradateur pourra entre placé en aval de la pompe primaire et en amont du filtre . Deux dégradateurs pourront autre montés en parallèle, l'un ne fonctionnant qu'en cas de besoin d'une grande quantité de carburant, par exemple pour le décollage et l'accélération .Les rotors du dégradateur pourront évidemment tre accouplés au moteur et entratués par lui Le procédé, conforme & l'invention, de dégradation d'un oarbu- rant de sécurité du type précité consiste donc à faire traverser au carburant de sécurité un dégradateur tel que défini ci-dessus dont les rotors tournent à plus de 5.000 tr/mn Bien que les carburants de sécurité décrits dans les brevets britanniques précités contiennent moins de 1 % de polymère, ils ne peurent pas Gtr- traités par certains filtres et appareils de réglage de moteurs de type courant ni brûlés dans les brtleurs d'un moteur . les dégradateurs selon l'invention peuvent dégra- der un carburant de sécurité et le rendre traitable par ces appareils de type courant L'invention est décrite ci-après en détail en se référant à un exemple préféré, non limitatif, de réalisation représenté sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale du dégradateur selon l'invention - la figure 2 est une vue de face d'un rotor caractéristique de 1'invention ;; - la figure 3 est une vue de face d'un stator d'entrée et de sortie selon l'invention - la figure 4 est une vue de face d'un stator en roue Pelton selon I1 invention - la figure 5 est une coupe selon la ligne V-V de la figure 4 et - la figure 6 est un schéma de circuit de carburant t'aéronef incorporant un dégradateur selon l'invention . fre dégradateur de la figure I comprend un carter 10 renfermant une batterie de stators et de rotors dont les rotors sont montés sur un arbre 11* un orifice d'entrez de carburant 12 en amont de ladite batterie et un orifice de sortie de carburant 13 en aval de celle-ci La batterie de stators et de rotors comprend des stators d'entrée et de sortie 14, 15, des rotors 16, et des stators en roue Pelton 17, le dispositif comprenant un ensemble avant et un ensemble w- rière de rotors et de stator en roue Pelton, séparés par une chambre d'accumulation 18 . La batterie de stators et de rotors comporte donc, dans l'ordre ci-sprbs, un stator d'entrée 14, un ensemble avant rotors-stator Pelton comprenant deux rotors 16 enserrant un stator 17, puis, après la chambre d'accumulation 18, un ensemble arrière rotors-stator Pelton oomprenant deux rotors 16 enserrant un stator 17, ét enfin un stator de sortie 15 Comme le montre la figure 2, les rotors 16 sont faits de disques percés de trous droits et perpendiculaires 19 en sorte que la surface perforée totale représente environ 25 % de la surface du disque Comme le montre la figure 3, les stators d'entrée 14 et de sortie 15 sont faits de disques perfores de la mEme façon que les rotors 16 Comme le montrent les figures 4 et 5, les stators en roue Pelton 17 comportent douze godets 20 saillant radialement d'une couronne externe 21 . Chaque godet 20 est constitué par un canal (ou gouttière) de section transversale semi-circulaire et de bords aigus disposé de façon que, lorsque l'appareil fonctionne, la face concave des canaux soit dirigée dans le sens inverse du sens de rotation des rotors Deux dégradateurs, tels que décits ci-dessus, sont montés en parallèle dans un circuit d'alimentation en carburant dtaéronef, comme le représente la figure 6 .Cet appareil comprend, montés en série dans tordre ci-après, un réservoir de carburant 30 et sa pompe auxiliaire 21, une pompe primaire 32, les deux dégrada teurs 1 et la montés en parallèle, un filtre 33, un débitmètre 34, un échangeur de chaleur 35, une pompe à haute pression 36 et un dispositif de réglage d'écoulement 37 transmettant le carburant aux brûleurs d'un moteur 38 .Les dégradateurs sont monts sur le moteur de façon à être entrainés par ce dernier par l'in- termédiaire d'un engrenage réducteur 39 et d'un mécanisme de commande 40 appropriés e Lorsque ltappareil d'alimentation en carburant fonctionne, lors du décollage d'un aéronef, le carburant de sécurité contenu dans le réservoir 30 (à savoir du kérosène contenant, entre autres, environ 0,3 % en poids d'un polymère réduisant fortement sa ten dance à former un brouillard ou buée) est envoyé, par la pompe auxiliaire, aux dégradateurs I et la dont les rotors 16 tournent à environ 16,000 trXmn Dans les dégradateurs, le carburant est fragmenté entre chaque élément successif et, simultanément, soumis à plusieurs accélérations sévères par les stators et les rotors, en sorte qu'lu sort de l'orifice de sortie 13 à l'état parfaitement fluide lui permettant de traverser le filtre 33 sans encrasser ce dernier mais en y laissant les particules solides néfastes éventuelles De là, il traverse le reste de l'appareil d'alimentation jusqu'aux brûleurs du moteur Lorsque l'aéronef a atteint sa vitesse de croisière, le dégradateur la est mis hors circuit flans un dégradateur typique du genre décrit ci-dessus, le diametre d'un ensemble rotors-stator est d'environ 73 mm et celui de l'arbre 25 mm, environ . Chaque élément de l'ensemble a un épaisseur d'environ 5 mm Les stators d'entrée 14 et de sortie 15 sont percés de trous de 4 mm écartés les uns des autres de 6 à 7 mm sur trois cercles concentriques dont le diamètre est sup6- rieur de 10 mm à celui du cercle intérieurement précédent Sauf à l'endroit de la chambre d'accumulation, les éléments de stator et de rotor sont séparés par un jeu de 0,03 à 0,05 mm . D'autres modes de réalisation de l'invention apparattront indubitablement aux spécialistes . C'est ainsi qu'on pourra utiliser des rotors de roue Pelton et que la chambre d'accumulation, ou une autre chambre d'accumulation, pourra être placée vers l'ar rière de l'ensemble stator-rotors . Mais lton pense que le mode de réalisation décrit ci-dessus est préférable au point de vue construction, coat, efficacité, encombrement et réndement REVENDICAEIONS 1. Appareil pour la dégradation de carburant de sécurité, carat térisé en ce qu'il comporte un ensemble constitué par un sta tor et un rotor, dont le rotor peut être entraîné et ltensem- ble traversé par le carburant de sécurité, en sorte qu'en cours de fonctionnement l'appareil fragmentera le carburant et le rendra assez fluide pour qu'il puisse traverser les filtres et les pompes et se nébuliser sur les brtleurs 2. Appareil selon la Revendication 1, caractérisé en ce outil comporte une chambre d'accumulation à l'intérieur de l'ensem- ble stator-rotor 3.Appareil selon la Revendication 2, caractérisé en de que la chambre d'accumulation est située substantiellement entre une première moitié de l'ensemble stator-rotor et un organe de sortie dudit appareil 4. Appareil selon la Revendication 3, caractérisé en ce que l!en- semble stator-rotor comporte des stators d'entrée et de sortie, un groupe rotor-stator avant et un groupe rotor-stator arrière, la chambre d'accumulation étant située entre les groupes rotor stator avant et arrière 5. Appareil selon la Revendication 4, caractériséen ce que le stator d'entrée comporte un disque perforé 6. Appareil selon une quelconque des Revendications 4 ou 5, carac térisé en ce que le stator de sortie comporte un disque perforé 7.Appareil selon une quelconque des Revendications 4, 5 ou 6, caractérisé en ce qu'au moins un des rotors comporte un disque perforé 8. Appareil selon une quelconque des Revendications 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que le disque a une épaisseur comprise en tre 2 et 6 mm . 9. Appareil selon une quelconque des Revendications 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que les perforations du disque comprennent des trous circulaires droits de 4 à 10 sm de diamètre 10. Appareil selon une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caractérisé en ce qu'au moins un des stators des groupes rotor-stator est du type "roue Pelton1 11.Appareil selon la Revendication 10, caractérisé en ce que le, ou chaque stator en roue Pelton comporte une pluralité de ca- naux s'étendent radialement et faisant face au sens de rota tion des rotors de façon à capter la plus grande partie du liquide sortant d'un rotor placé en avant de lui à une vitesse angulaire dirigée dans un sens et à lui faire quitter le sta tor à une vitesse angulaire dirigée dans l'autre sens 12.Appareil selon la Revendication 11, caractérisé en ce que le stator en roue Pelton comporte de six à seize canaux 13 Appareil selon une quelconque des Revendications 11 ou 12, caractériwé en ce que les cansux ont dee bords aigus 14.Appareil d'alimentation en carburant pour véhicule terrestre, nautique ou aérien, caractérisé en ce qu'il comporte un réser- voir dé carburant, des organes de pompage, un appareil dégra- dateur selon une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13 15. Appareil d'alimentation de carburant pour aOronef, caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir de carburant, une pompe pri maire, deux dégradateurs selon une quelconque des Revendi cations 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13, un filtre, un débitmètre, un échangeur de chaleur, une pompe haute pression et un appareil de réglage d'écoulement, essentielle ment dans l'ordre précité, le dispositif étant tel que les deux dégradateurs fonctionnent en parallèle, conjointement pendant les périodes d'assez forte -consommation de carburant, et à l'exclusion de l'un d'eux pendant les période de consom- mation de carburant relativement faible 16. Procédé de dégradation de carburant caractérisé en ce q u' il consiste à faire passer le carburant dans l'appareil selon une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 ou 15, pendant que le, ou chaque rotor du dégradateur est entraîné à une vitesse supérieure à 5.000 tours par minute