Brevet FR2944338A1 — publié le 20101015

CREPINE CHAUFFANTE DE SYSTEME D'INJECTION DE CARBURANT POUR TURBOMOTEUR D'AERONEF DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte de façon générale au domaine des crépines de systèmes d'injection de carburant pour turbomoteur d'aéronef, et plus particulièrement pour des turbomoteurs du type turboréacteurs, turbopropulseurs, ou autres. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE De façon connue, une crépine équipe un système d'injection de carburant afin d'éviter que le fonctionnement de ce système ne soit perturbé par des particules non-désirées. La crépine, grâce à sa structure filtrante, permet de piéger ces particules, les empêchant ainsi de s'écouler plus en aval dans le système d'injection. Un inconvénient relatif à une telle crépine réside dans le fait qu'en cas de fonctionnement à de températures basses, inférieures par exemple à 0°C, le carburant contient des cristaux de glace/givre qui sont susceptibles d'obturer une partie de la structure filtrante traversée par ce carburant. Une telle obturation est néfaste puisqu'elle est capable d'engendrer une surpression au sein de la crépine, et, de façon plus générale, dans le système de carburant. Dans un tel cas, il se peut que la surpression observée conduise à l'ouverture 2 automatique du clapet de surpression de la pompe à carburant, lorsqu'un tel clapet est prévu. Cette ouverture s'accompagne d'une perte instantanée non-désirée de poussée, qui peut bien entendu avoir des conséquences catastrophiques sur la sécurité du vol. En outre, dans le cas d'un différentiel de pression trop important, il existe même un risque d'éclatement de la crépine. Avec le colmatage des crépines par les cristaux de glace/givre, l'alimentation en carburant de la chambre de combustion devient nécessairement hétérogène. Cela est propice à l'apparition de points chauds sur les parois de cette chambre et sur le stator de la turbine agencée en aval, avec des conséquences importantes sur la durée de vie de ces pièces. Enfin, en cas de colmatage vraiment important des crépines, il existe même un risque d'extinction de la chambre de combustion du turbomoteur. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de remédier au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus, relatifs aux réalisations de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a tout d'abord pour objet une crépine de système d'injection de carburant pour turbomoteur d'aéronef, ladite crépine présentant un espace intérieur délimité au moins partiellement par une structure filtrante à travers laquelle le carburant est destiné à circuler, dudit espace intérieur vers l'extérieur de ladite crépine. 3 Selon l'invention, ladite crépine comporte un système de chauffe destiné à être alimenté électriquement. Par conséquent, le système de chauffe propre à la présente invention permet de faire fondre les cristaux de glace/givre contenus dans le carburant, empêchant ainsi leur accumulation sur la structure filtrante de la crépine. Les risques d'obturation de la structure filtrante sont donc réduits à néant, de même que les problèmes de surpression, d'hétérogénéité d'alimentation en carburant et d'extinction de la chambre de combustion du turbomoteur. De préférence, ledit système de chauffe comprend une ou plusieurs résistances chauffantes destinées à être alimentées électriquement. De préférence, la crépine comprend une entrée ainsi qu'un fond opposé à ladite entrée dans la direction principale d'écoulement du carburant au travers de ladite entrée, le fond participant également à la délimitation dudit espace intérieur. Selon un premier mode de réalisation préféré, ledit système de chauffe comprend ledit fond de crépine. Dans ce cas de figure, afin de limiter les échanges thermiques entre le système de chauffe et le carburant situé en dehors de la crépine, et donc de limiter la puissance nécessaire pour faire fondre les cristaux de glace/givre, ledit fond de crépine est préférentiellement recouvert au moins partiellement, extérieurement, d'un revêtement isolant thermiquement. Ainsi, la chaleur dégagée par le système de chauffe sert à faire fondre les cristaux de glace/givre situés dans la crépine. 4 Selon un second mode de réalisation préféré, ledit système de chauffe fait partie intégrante de ladite structure filtrante. Par conséquent, c'est donc une partie de la structure filtrante, à travers laquelle circule le carburant, qui est directement alimentée électriquement afin de chauffer et engendrer la fonte des cristaux de glace/givre. Selon un troisième mode de réalisation préféré, ledit système de chauffe est rapporté sur ledit fond de crépine, dans ledit espace intérieur. Cela permet avantageusement de réaliser facilement l'invention en partant d'une crépine classique de l'art antérieur, en y ajoutant donc simplement un système de chauffe sur le fond de crépine. De préférence, la crépine comprend également un câble d'alimentation électrique raccordé au système de chauffe, et cheminant le long de ladite structure filtrante, sur laquelle il peut par exemple être collée. L'invention a également pour objet un système d'injection de carburant pour turbomoteur d'aéronef comprenant une crépine telle que décrite ci-dessus, ledit système d'injection comprenant une unité de commande conçue pour ordonner l'alimentation électrique dudit système de chauffe seulement lorsque la température estimée ou mesurée du carburant est inférieure à une valeur seuil prédéterminée. A cet égard, il est noté que d'autres conditions que celle de la température pourraient être vérifiées avant d'ordonner l'alimentation électrique du système de chauffe, comme par exemple le débit. En d'autres termes, la condition liée à la température est une condition nécessaire mais pas forcément suffisante pour déclencher l'ordre d'alimentation électrique du système 5 de chauffe. L'invention a également pour objet un turbomoteur d'aéronef comprenant une pluralité de systèmes d'injection de carburant tel que celui décrit ci-dessus, alimentant une chambre de combustion du turbomoteur. Enfin, l'invention a pour objet un procédé de commande d'un système d'injection de carburant pour turbomoteur tel que décrit ci-dessus, dans lequel ledit système de chauffe est alimenté électriquement seulement lorsque la température estimée ou mesurée du carburant est inférieure à une valeur seuil prédéterminée. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1, représente une vue en demi- coupe longitudinale d'une portion de turbomoteur d'aéronef, selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention ; - la figure 2 représente une vue en perspective d'un système d'injection de carburant du type de celui équipant le turbomoteur montré sur la figure 1 ; 6 - la figure 3 représente une vue en coupe d'une partie du système d'injection de carburant montré sur la figure 2, intégrant la crépine de ce système ; - la figure 3a représente une alternative de réalisation pour la crépine montrée sur la figure 3 ; - les figures 4a à 4c représentent différentes possibilités de réalisation du système de chauffe équipant la crépine montrée sur les figures 3 et 3a ; - la figure 5 représente une vue similaire à celle montrée sur la figure 3, avec la crépine se présentant sous la forme d'un second mode de réalisation préféré de la présente invention ; - la figure 6 représente une vue similaire à celle montrée sur la figure 3, avec la crépine se présentant sous la forme d'un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention ; et - la figure 7 représente une manière de réaliser le système de chauffe équipant la crépine montrée sur la figure 6. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS En référence à la figure 1, on peut apercevoir une portion 1 de turbomoteur d'aéronef, selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention. Cette portion 1 comporte une chambre de combustion annulaire 2, d'axe 4 correspondant également à l'axe longitudinal du turbomoteur. A la chambre de combustion 2 sont associés une pluralité de systèmes d'injection de carburant 6, espacés circonférentiellement les uns des autres et 7 montés fixement sur un carter extérieur 7 qu'ils traversent. Ils coopèrent avec un fond de chambre annulaire 8 centré sur l'axe 4, équipé de trous 10 dans chacun desquels sont montés des moyens 12 de maintien du système d'injection, ainsi qu'un bouclier thermique 14 placé en aval du fond de chambre de manière à protéger ce dernier du rayonnement thermique provenant de l'intérieur de la chambre de combustion. Les moyens de maintien 12 présentent chacun un orifice 15 de réception de l'extrémité libre de la canne 16 de son système d'injection associé 6, qui est donc assemblé au carter extérieur 7 par le biais d'une platine de fixation 18. Sur la figure 2, on peut voir que chaque système d'injection de carburant 6 présente, successivement dans le sens d'écoulement 20 du carburant à travers ce système, un ensemble 22 logeant une crépine pour le filtrage du carburant, un ensemble à clapets 24, la platine de fixation 18 et la canne d'injection 16. De plus, il comprend une unité de commande 26 relié par un câble d'alimentation électrique 28 à l'ensemble 22 logeant la crépine, à des fins qui vont à présent être explicitées. En effet, en référence à la figure 3 montrant de façon détaillée l'ensemble 22, on peut apercevoir que celui-ci loge une crépine 30 destinée à filtrer le carburant avant que celui-ci ne pénètre dans l'ensemble à clapet du système d'injection. Ici, la crépine 30 comprend une base filetée 32 définissant une entrée de carburant 34, et montée de façon vissée sur un corps 36 de l'ensemble 22. A partir de cette base 32 8 s'étend une structure filtrante 38 formant ici la paroi latérale de la crépine. Il est noté que celle-ci peut indifféremment être de forme cylindrique, conique, ou autre. Dans l'exemple montré, sa forme est cylindrique de section circulaire, d'axe 40. La crépine comprend également, à l'opposé de l'entrée 34 dans la direction principale d'écoulement du carburant au travers de ladite entrée, schématisé par la flèche 42 parallèle à l'axe 40, un fond de crépine 44. Ce fond peut par exemple être monté de façon vissée sur l'extrémité de la structure filtrante 38. Ainsi, dans ce premier mode de réalisation préféré, la crépine définit avec sa base 32, sa structure filtrante 38, et son fond 44 un espace intérieur 46 dans lequel le carburant pénètre avant de sortir de la crépine par la structure filtrante 38, pour rejoindre la chambre 48 définie par le corps 36 et recevant la crépine 30. De façon connue, une fois le carburant filtré et circulant dans la chambre 48, il peut ensuite rejoindre les parties avale du système d'injection. L'une des particularités réside ici dans le fait que le fond 44 constitue un système de chauffe alimenté électriquement par le câble 28. Ainsi, l'arrivée du courant par ce même câble d'alimentation 28 permet de chauffer le fond 44, qui diffuse alors de la chaleur ayant pour conséquence de faire fondre les cristaux de glace/givre, empêchant ainsi leur accumulation sur la structure filtrante 38. Les risques que cette dernière soit colmatée sont donc réduits à néant, impliquant que le carburant peut circuler à 9 travers celle-ci de façon tout à fait satisfaisante. Comme visible sur la figure 3, le câble d'alimentation 28 peut cheminer le long de la structure filtrante 38, par exemple en étant collé sur celle-ci, intérieurement ou extérieurement. Ensuite, il peut traverser la base 32, puis sortir de l'ensemble 22 afin de rejoindre l'unité de commande précitée, faisant partie intégrante du système d'injection. A cet égard, il est noté que l'unité de commande 26 est conçue pour ordonner l'alimentation électrique du fond 44 seulement lorsque la température estimée ou mesurée du carburant est inférieure à une valeur seuil prédéterminée, par exemple égale à 0°C. Ainsi, tant que cette condition, ainsi qu'éventuellement d'autres conditions, ne sont pas remplies, la partie chauffante n'est pas activée. Elle n'est donc activée que lorsque la température du carburant est inférieure à la valeur seuil prédéterminée, puis est à nouveau désactivée lorsque la température du carburant repasse au-dessus de cette même valeur seuil. A cet égard, il est noté qu'un capteur de température peut être fixé au niveau du système d'injection de carburant, voir même au niveau de la crépine. Si tel n'est pas le cas, des modèles d'analyse thermique permettent néanmoins d'estimer la température du carburant dans tout le système carburant, y compris au niveau des crépines des systèmes d'injection. C'est alors cette température estimée que l'unité de commande 26 compare avec la valeur seuil prédéterminée de température, afin 10 d'activer ou de désactiver l'alimentation électrique du fond chauffant 44. Pour que la diffusion de chaleur du fond 44 soit essentiellement dédiée à la fonte des particules de glace/givre dans l'espace intérieur 46, le fond 44 est recouvert extérieurement d'un revêtement isolant thermiquement 50. Cela permet donc de limiter les pertes de chaleur par convection avec le carburant situé extérieurement à la crépine 30, à savoir dans la chambre 48 de l'ensemble 22 du système d'injection. Une telle réalisation est schématisée sur la figure 3. D'ailleurs, même si cela n'a pas été représenté, il est possible de prévoir un ou plusieurs orifices d'évacuation à travers le fond 44 et le revêtement isolant 50. De tels orifices d'évacuation permettent à l'eau issue de la fonte des particules de glace/givre de s'extraire hors de l'espace intérieur 46. Sur les figures 3 et 3a, le fond 44 de la crépine se présente préférentiellement sous la forme d'un élément plein à travers lequel le carburant ne peut circuler. Cet élément plein est préférentiellement en contact direct avec l'extrémité de la structure filtrante 38, de sorte que la chaleur produite par ce fond 44 peut diffuser à travers cette structure 38. A cet égard, les figures 4a à 4c montrent différentes possibilités de réalisation de ce fond 44. Sur la figure 4a, l'élément plein intègre en son sein une résistante chauffante alimentée électriquement par le câble 28, et prenant ici la forme d'une spirale. Ainsi, cette spirale 52 est noyée dans un matériau isolant 54 définissant le fond 44. 11 D'autres possibilités de réalisation sont envisageable, comme celle montrée sur la figure 4b où la résistance chauffante 52 définie plusieurs branches convergentes en un point, de même que la réalisation montrée sur la figure 4c montrant une résistance chauffante 52 définissant plusieurs branches parallèles, toujours intégrées dans le matériau isolant 54. En référence à présent à la figure 5, il est montré une crépine selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention. Ce second mode présente des similitudes avec le premier, étant à cet égard indiqué que sur les figures, les éléments portant les mêmes références numériques correspondent à des éléments identiques ou similaires. Ainsi, on peut ici s'apercevoir que la structure filtrante 38 s'étend ici tout le long de la crépine à partir de la base 32, et intègre le fond 44. La particularité réside ici dans le fait que la structure 38 est divisée en deux parties réalisées dans des matériaux différents, une partie 38a intégrant le fond 44 et destinée à former le système de chauffe, et une partie 38b interposée entre la partie 38a et la base 32. Ainsi, la partie 38a est alimentée électriquement par le câble 28, et constitue donc une résistance chauffante. En revanche, la partie 38b de la structure filtrante est elle réalisée dans un matériau qui est de préférence un isolant électrique. Dans ce second mode de réalisation où la jonction entre les deux parties de la structure filtrante 38 est schématisée par la référence 58, la particularité réside donc dans le fait que le système de chauffe fait 12 partie intégrante de la structure filtrante, puisque le carburant peut la traverser. Dans le troisième mode de réalisation montré sur la figure 6, la crépine 30 comprend une structure filtrante 38 qui est de préférence identique à celles rencontrées classiquement dans l'art antérieur. Ainsi, cette partie filtrante 38 forme donc la paroi latérale ainsi que le fond 44 de la crépine. Un système de chauffe est donc rapporté sur le fond 44 dans l'espace intérieur 46, en prenant ici préférentiellement la forme d'un T. D'une manière analogue de celle décrite précédemment, ce système de chauffe 60 est relié électriquement par le câble 28 à l'unité de commande 26 qui en assure l'activation ou la désactivation. Sur la figure 7, on peut également s'apercevoir que le système de chauffe 60 peut intégrer une ou plusieurs résistances chauffantes 52 noyées dans un matériau isolant 54. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs.25 REVENDICATIONS1. Crépine (30) de système d'injection de carburant (6) pour turbomoteur d'aéronef, ladite crépine présentant un espace intérieur (46) délimité au moins partiellement par une structure filtrante (38) à travers laquelle le carburant est destiné à circuler, dudit espace intérieur vers l'extérieur de ladite crépine, caractérisée en ce que ladite crépine comporte un système de chauffe (52, 54) destiné à être alimenté électriquement. 2. Crépine selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit système de chauffe comprend une ou plusieurs résistances chauffantes (52) destinées à être alimentées électriquement. 3. Crépine selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend une entrée (34) ainsi qu'un fond (44) opposé à ladite entrée dans la direction principale (42) d'écoulement du carburant au travers de ladite entrée, le fond (44) participant également à la délimitation dudit espace intérieur (46). 4. Crépine selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit système de chauffe comprend ledit fond de crépine (44).30 14 5. Crépine selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit fond de crépine (44) est recouvert au moins partiellement, extérieurement, d'un revêtement isolant thermiquement (50). 6. Crépine selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisée en ce que ledit système de chauffe fait partie intégrante de ladite structure filtrante (38). 7. Crépine selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit système de chauffe (60) est rapporté sur ledit fond de crépine (44), dans ledit espace intérieur (46). 15 8. Crépine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend également un câble d'alimentation électrique (28) raccordé au système de chauffe, et cheminant le 20 long de ladite structure filtrante (38). 9. Système d'injection de carburant (6) pour turbomoteur d'aéronef comprenant une crépine (30) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 ledit système d'injection comprenant une unité de commande (26) conçue pour ordonner l'alimentation électrique dudit système de chauffe seulement lorsque la température estimée ou mesurée du carburant est inférieure à une valeur seuil prédéterminée. 10 30 15 10. Turbomoteur d'aéronef comprenant une pluralité de systèmes d'injection de carburant (6) selon la revendication 9, alimentant une chambre de combustion (2) du turbomoteur. 11. Procédé de commande d'un système d'injection de carburant pour turbomoteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit système de chauffe est alimenté électriquement seulement lorsque la température estimée ou mesurée du carburant est inférieure à une valeur seuil prédéterminée.15