Brevet FR2623251A1 — publié le 19890519

DESCRIPTION L'invention concerne les pièges à bulles d'air dans les circuits hydrauliques plus précisément dans les circuits de distribution de carburant des turbomachines. Il arrive parfois, dans les avions, que les pompes de gavage situées dans les réservoirs pour alimenter en carburant les turboréacteurs, soient hors service et qu'alors le carburant parvienne à la pompe centrifuge basse pression du turboréacteur sous très faible pression. I1 peut alors se former au sein du carburant, dans cette portion du circuit d'alimentation, de nombreuses petites bulles d'air dues au dégazage. Le dégazage est dû au fait que, et est d'autant plus important que la pression locale du carburant est plus faible que sa pression de stockage et que sa température locale est plus chaude que sa température de stockage (échanges de chaleur ou retours de carburant chaud). En général, ces bulles suivent le courant, sont comprimées par les pompes moteur et avalées. Cependant, dans certains cas où le courant de carburant est descendant et faible, il peut se faire que les bulles s'arrêtent, voire remontent le courant en raison de la poussée d'Archimède et s'accumulent en un point haut du circuit jusqu'à ce que le courant devienne plus fort et les emporte sous forme de grosses bulles. Ceci se produit en effet sur certains moteurs où la pompe centrifuge basse pression a son entrée orientée vers le haut et fortement réchauffée par des échanges internes divers. Au régime de ralenti en altitude, avec les pompes de gavage avion arrêtées, la pression et le débit du carburant sont faibles, son échauffement est souvent important, particulièrement à l'entrée de la pompe basse pression et il se forme là de nombreuses bulles qui s'accumulent en amont, en un point haut du circuit, puis sont avalées toutes ensemble par la pompe basse pression au moment de la remise des gaz. I1 peut en résulter un désamorçage de cette pompe et l'arrêt du moteur. Le dispositif selon l'invention se place donc dans le circuit d'alimentation au-dessus du point de formation des bulles soit le plus souvent à l'entrée de la pompe basse pression. I1 est conçu pour arrêter la remontée des bulles à contre-courant dans le circuit et limiter leur volume stocké à une valeur très inférieure à celle d'un coude ordinaire, de façon qu'elles puissent être absorbées sans incident par la pompe basse pression à la remise des gaz. Le circuit est constitué d'un siphon tel que ce siphon soit maintenu en charge par le réservoir de carburant lorsque les pompes de gavage avion ne fonctionnent pas, afin de garantir un débit suffisant pour alimenter le turboréacteur à tous régimes, y compris lorsqu'une grosse accumulation de bulles d'air occupe le haut du siphon dans les conditions critiques du ralenti en altitude. Grâce à celà, l'accumulation de bulles qui se forme éventuellement dans le haut du siphon ne peut s'étendre dans la partie annulaire du siphon où le courant est ascendant et les bulles en excès qui continuent à se former sont avalées par la pompe basse pression au fur et à mesure de leur production. Cette accumulation de bulles est avalée en totalité lors d'une remise des gaz. Son volume limité n'est pas suffisant pour désamorcer la pompe basse pression. L'incident est évité. L'invention concerne donc un piège à bulles pour l'entrée de la pompe basse pression d'un circuitde distribution de carburant de turbomachine aéronautique et selon une caractéristique, ledit piège est constitué d'au moins deux tubes cylindriques, le diamètre du deuxième tube étant supérieur à celui du premier tube, les deux tubes montés coaxialement et l'un dans l'autre sont disposés verticalement à l'entrée de la pompe basse pression, l'extrémité supérieure du deuxième tube étant obturée axialement et communiquant radialement avec l'extrémité supérieure du premier tube, le carburant, allant vers la pompe basse pression, entre dans le deuxième tube par son extrémité inférieure, remonte entre le premier et le deuxième tube vers l'extrémité supérieure du deuxième tube, entre dans le premier tube par son extrémité supérieure, redescend dans le premier tube et sort du premier tube par son extrémité inférieure pour entrer dans la pompe basse pression. D'autres caractéristiques seront exposées dans la suite de la description en regard des dessins parmi lesquels - la figure 1 montre comment un piège à bulles selon l'invention est inséré dans le circuit de régulation (schématisé) d'une turbomachine - la figure 2 montre un premier mode de réalisation du piège à bulles selon l'invention en section longitu dinale - la figure 3 montre un second mode de réalisation du piège - la figure en montre un troisième mode de réalisation dans une première variante - la figure 5 montre une deuxième variante du troisième mode de réalisation - les figures 6 à 8 schématisent l'évolution du phénomène d'avalement des bulles dans la partie haute du piège, cette évolution étant identique dans les trois modes de réalisation de l'invention. En regard de la figure 1, le piège à bulles 1 est disposé verticalement entre une pompe de gavage 2 disposée dans le réservoir 3 d'un avion, et la pompe basse pression 4 à laquelle le piège est associé, ladite pompe étant une pompe centrifuge qui débite vers une pompe haute pression 5 volumétrique, elle-même fournissant un débit constant de carburant à un circuit de régulation 6, ici simplement schématisé, pour alimenter les injecteurs de la chambre de combustion d'une turbomachine 7. Dans le mode de réalisation de la figure 2, le piège à bulles est constitué de deux tubes cylindriques verticaux concentriques. Un premier tube 8 ouvert à ses deux extrémités haute Sa et basse 8b est entouré d'un second tube 9 dont l'extrémité supérieure 9a est obturée axialement par un bord conformé en arrondi 10 de l'extérieur vers le centre et formant une pointe centrale 11 tournée vers le bas. L'extrémité inférieure 9b du second tube 9 est également obturée axialement et soudée en 11 sur la circonférence externe du premier tube S. Une ouverture 12 est pratiquée horizontalement dans la partie basse du second tube afin de fournir une entrée 13 au carburant. Ainsi le carburant entre en 13 dans le deuxième tube par son extrémité inférieure 9b et il remonte entre le premier et le deuxième tube, puis il entre dans le premier tube 8 par l'ouverture existant entre le bord arrondi 10 et l'extrémité 8a du tube 8, et redescend puis sort du premier tube par l'extrémité 8b pour entrer dans la pompe basse pression. Le dimensionnement du dispositif est d'une certaine importance dans son fonctionnement. Ainsi la longueur du premier tube 8 entre sa partie supérieure et l'entrée de la pompe BP est comprise entre 3 et 6 fois le diamètre intérieur du premier tube. En outre l'écartement e entre l'extrémité intérieurs arrondie 10 du second tube et l'extrémité supérieur 8a du premier tube est compris entre 0,3 et 0,6 fois le diamètre intérieur du premier tube 8. La longueur d second tube est proche de celle du premier mais en diffère notamment par l'écartement e dont il vient d'être question. Le diamètre intérieur du second tube 9 est compris entre 1,4 et 1,6 fois le diamètre intérieur du premier tube 8. Ces caractéristiques dimensionnelles ont pour but de limiter le volume disponible à l'accumulation des bulles, les autres dimensions, par exemp:e celle de la pointe 11 du dispositif étant choisies pour donner une perte de charge à grand débit la plus faible possible dans l'encombrement disponible. L'existence de la pointe centrale 11 à pour intérêt de réduire le volume de stockage des bulles et de favoriser leur détachement de la paroi. A la figure 3 est représenté un second mode de réalisation de l'invention pour lequel on a gardé aux pièces similaires le même repère chiffré augmenté de 100 par rapport à ceux de la figure 1. Dans ce second mode de réalisation, un troisième tube 114 entoure les deux premiers et l'extrémité inférieure 114b du troisième tube est repliée vers la paroi cylindrique du premier tube à laquelle elle est soudée tandis que l'extrémité inférieure 109b du second tube est ouverte afin de réaliser un conduit continu de carburant d'abord entre le troisième et le second tube, puis entre le second et le premier et enfin à l'intérieur du premier tube. L'entrée du carburant dans le dispositif s'effectue quant à elle par une ouverture radiale 113 dans la partie supérieure 114a du troisième tube. La figure 4 montre la première variante d'un troisième mode de réalisation (pour lequel les références chiffrées semblables sont conservées encore augmentées de 100). Ce mode de réalisation diffère du précédent en ce que l'entrée 213 du carburant est placée coaxialement audessus du deuxième tube 214 par un tube tronconique coaxial 215, tandis que le deuxième tube est surmonté d'une calotte conique 216 arrondie à son sommet en ogive, destinée à répartir le carburant sur sa périphérie dans le troisième tube. Dans cette variante les tubes 208 et 209 sont fixés l'un à l'autre par des ailettes profilées 217 qui en assurent le positionnement réciproque. La variante de la figure 5 diffère de celle de la figure 4 en ce que les ailettes de positionnement 217 sont supprimées et remplacées par des pontets verticaux supérieurs 218 entre premier et deuxième tube, et inférieurs 219, entre le deuxième et le troisième tube, les pontets délimitant entre eux des lumières sensiblement rectangulaires pour le passage du carburant. Dans les variantes des figures 3 à 5, les dimensions précédemment évoquées sont conservées. Le fonctionnement du piège à bulles est indiqué aux figures 6 à 8. A la figure 6, on a représenté le début de la formation d'une accumulation de bulles dans le piège. Ces bulles s'agglomèrent dans la partie haute sous l'arrondi 10, 110, 210. Si les conditions de remontée des bulles sont maintenues, le volume accumulé progresse et prend successivement les formes indiquées dans les figures 7 et 8. Dans la figure 8, l'écoulement à l'entrée de la pompe BP est devenu diphasique et l'accumulation des bulles est art entée du fait que la pompe BP absorbe toute-nouvelle formation de bulles. Lors d'une "remise des gaz", tout le volume des bulles accumulées est absorbé par la pompe BP qui l'avale sans problème puisque les dimensions du piège ont été calculées en fonction de la taille maximale de bulle que la pompe peut absorber sans se désamorcer. L'invention s'applique donc aux turboréacteurs d'aviation pour lesquels elle évite dans certaines circonstances de vol une extinction totale du moteur. REVENDICATIONS 1. Piège à bulles pour l'entrée de la pompe basse pression d'un circuit de distribution de carburant pour turbomachine aéronautique, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins deux tubes cylindriques ( 8, 9 ; 108, 109 208, 209). le diamètre du deuxième tube (9, 109, 209) étant supérieur à celui du premier tube (8, 108, 208), en ce que les deux tubes montés coaxialement et l'un dans l'autre, sont disposés verticalement à l'entrée de la pompe basse pression, l'extrémité supérieure (9a, 109a, 209a) du deuxième tube étant obturée axialement et communiquant radialement avec l'extrémité supérieure (8a, 108a, 208a) du premier tube, et en ce que le carburant, allant vers la pompe basse pression, entre dans le deuxième tube (9, 109, 209) par son extrémité inférieure (9b, 109b, 209b), remonte entre le premier et le deuxième tube vers l'extrémité supérieure (9a, 109a, 209a) du deuxième tube, entre dans le premier tube (8, 108, 208) par son extrémité supérieure (8a, 108a, 208a), redescend dans le premier tube et sort du premier tube par son extrémité inférieure (8b, 108b, 208b) pour entrer dans la pompe basse pression. 2. Piège à bulles selon la revendication 1, caractérisé en ce que il comporte un troisième tube cylindrique (114, 214) dont le diamètre est plus grand que celui du deuxième tube (109, 209), ledit troisième tube étant monté coaxialement aux deux autres et entourant le deuxième tube, en ce que l'extrémité inférieure (114b, 214b) du troisième tube est obturée axialement et communique radialement avec l'extrémité inférieure '(109b, 209b) du deuxième tube, et en ce que le carburant allant vers la pompe basse pression entre dans le piège à bulles par l'extrémité supérieure (114a, 214a) du troisième tube, redescend entre le deuxième et le troisième tube vers l'extrémité inférieure (114b, 214b) du troisième tube, et entre dans le deuxième tube par son extrémité inférieure (109b,209b). 3. Piège à bulles selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'entrée (213) du carburant est placée coaxialement au-dessus du deuxième tube (209) et dans le prolongement du premier tube et en ce qu'elle est raccordée au troisième tube (214) par un tube tronconique (215) coaxial. 4. Piège à bulles selon la revendication 3, caractérisé en ce que le deuxième tube est surmonté d'une calotte conique (216) arrondie à son sommet qui répartit le carburant sur sa périphérie dans le troisième tube (214). 5. Piège à bulles selon l'une quelconque des revendications 1. à 4, caractérisé en ce que la partie interne de l'extrémité supérieure du second tube est conformée en arrondi (10,110,210) sur son rayon et comporte une pointe centrale(ll,lll,211) tournée vers le bas. 6. Piège à bulles selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la longueur du premier (8,108,208) et du second tube (-9,109,209) est comprise entre 3 et 6 fois le diamètre intérieur du premier tube. 7. Piège à bulles selon la revendication 6, caractérisé en ce que le diamètre du second tube (9, 109, 209) est compris entre 1,4 et 1,6 fois le diamètre intérieur du premier tube (8, 108, 208). 8. Piège à bulles selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'écartement entre l'extrémité intérieùre arrondie (10, 110, 210) du second tube et le bord supérieur (8a, 108a, 208a) du premier tube est compris entre 0,3 et 0,6 fois le diamètre du second tube (9, 109, 209).