Brevet FR2962166A1 — publié le 20120106

DISPOSITIF A CONDUIT DE DERIVATION DANS UN CIRCUIT DE FLUIDE La présente invention concerne un dispositif à conduit de dérivation d'un équipement dans un circuit de fluide, ainsi qu'une turbomachine comprenant un tel dispositif. Une turbomachine comprend de nombreux circuits de fluide tels que des circuits d'huile et de carburant équipés en général de pompes et de filtres. En particulier, le circuit de carburant comprend plusieurs pompes pour alimenter sous pression des injecteurs débouchant dans une chambre de combustion, d'une manière bien connue de l'homme du métier. Des filtres sont montés dans le circuit en amont et en aval des pompes afin d'éliminer les impuretés présentes dans le carburant et ainsi éviter un endommagement des pompes, une obstruction partielle des injecteurs, etc. Un conduit est monté en dérivation sur chaque filtre entre l'entrée et la sortie du filtre et comprend un clapet de surpression. Lorsque le filtre est colmaté, la pression exercée sur le clapet devient supérieure à une valeur prédéterminée, le clapet s'ouvre et le carburant peut contourner le filtre en circulant dans le conduit de dérivation, ce qui garantit une alimentation permanente en carburant des injecteurs de la turbomachine et évite l'arrêt de la turbomachine. Dans ce type de montage, aucune circulation de carburant n'a lieu dans le conduit de dérivation lorsque le clapet de surpression est fermé, de sorte que le conduit de dérivation peut comporter autour du clapet des zones mortes remplies de carburant stagnant. L'eau présente dans le carburant, c'est-à-dire l'eau à l'état libre et non dissous, qui est plus lourde que le carburant, a alors tendance à s'accumuler dans les parties basses du conduit autour du clapet du fait de sa densité plus importante, ce qui peut conduire, au sol ou en vol, à la formation de glace autour du clapet et au blocage de ce clapet qui n'est plus apte à remplir sa fonction. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. A cet effet, elle propose un dispositif à conduit de dérivation monté sur un équipement, tel qu'un filtre ou un échangeur de chaleur par exemple, dans un circuit de fluide, le conduit étant raccordé au circuit de fluide en amont et en aval de l'équipement et comprenant un clapet de surpression ouvrant le conduit de dérivation quand la pression du fluide en amont de l'équipement devient supérieure à une valeur prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de prélèvement d'une fraction du débit de fluide circulant dans une partie à pression plus élevée du circuit et de réinjection de la fraction prélevée dans le conduit de dérivation au voisinage du clapet de manière à supprimer les zones mortes autour du clapet. Les moyens de prélèvement et de réinjection selon l'invention permettent une circulation de fluide sous pression dans le conduit dérivation au voisinage du clapet de surpression, ce qui évite que l'eau présente dans le carburant s'accumule autour du clapet. On peut ainsi éliminer les zones mortes autour du clapet et le risque de solidification de l'eau contenue dans le carburant est évité. Le fluide ainsi injecté est ensuite évacué par l'extrémité aval du conduit de dérivation communiquant avec la sortie de l'équipement. Avantageusement, les moyens de prélèvement et de réinjection comprennent une canalisation dont une première extrémité est raccordée au conduit de dérivation, au voisinage du clapet, de manière à y amener et y faire circuler le fluide prélevé. Selon une autre caractéristique de l'invention, la première extrémité de la canalisation traverse une embase de fixation du clapet au conduit de dérivation. Le prélèvement de fluide peut être effectué par l'autre extrémité de la canalisation qui est raccordée à une partie haute pression du circuit de fluide. Avantageusement, la canalisation comprend un orifice calibré de passage de fluide de manière à ne prélever qu'un faible débit de fluide prédéterminé et suffisant pour éviter la formation de zones mortes au voisinage du clapet. Le dispositif selon l'invention est particulièrement bien adapté au cas où l'équipement est un filtre de carburant monté en amont ou en aval d'une pompe haute pression dans un circuit d'alimentation en carburant d'une turbomachine. Ainsi, il n'y aucun risque que le clapet de surpression soit bloqué, ce qui garantit une alimentation permanente en carburant des injecteurs par l'intermédiaire du conduit de dérivation, en cas de colmatage du filtre. Dans une configuration particulière de l'invention, l'extrémité amont de la canalisation est raccordée à un conduit de dérivation monté sur un autre filtre du circuit de carburant, ce qui permet que le conduit de dérivation soit alimenté en fluide filtré et évite la réintroduction d'impuretés dans le conduit de dérivation. L'invention concerne également une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif tel que décrit précédemment. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un filtre et d'un dispositif à conduit de dérivation selon la technique antérieure ; la figure 2 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un filtre et d'un dispositif à conduit de dérivation selon l'invention. Une turbomachine comprend de nombreux circuits de fluide tels que des circuits d'huile ou de carburant alimentant divers équipements. En particulier, le circuit de carburant alimente les injecteurs d'une chambre de combustion d'une manière bien connue de l'homme du métier. Le carburant sous pression sert également à la commande d'équipements auxiliaires tels que des vérins permettant l'actionnement d'aubes à calage variable dans un compresseur haute pression de la turbomachine. La pression dans le circuit de carburant est fournie par des pompes et des filtres 10 sont agencés en amont et/ou en aval de ces pompes pour retenir d'éventuelles impuretés. Un conduit de fluide équipé d'un filtre 10 comprend une chambre 12 contenant le filtre qui est monté par une extrémité sur un tubulure de sortie 14 coaxiale à la chambre 12. Le conduit de fluide comporte une partie amont 16 d'amenée de fluide, qui débouche dans la chambre 12 au niveau de la tubulure 14 et permet au fluide de contourner cette tubulure et de passer à travers le filtre comme indiqué par les flèches A. La tubulure 14 de sortie de la chambre 12 débouche dans une partie aval 18 du circuit de fluide. Un conduit 20 est monté en dérivation sur le filtre 10 entre le débouché de la partie amont 16 autour de la tubulure 14 et la partie aval 18 du circuit. Un clapet de surpression 22 est monté à l'entrée du conduit de dérivation 20. Ce clapet de surpression 22 est monté dans un orifice du conduit de dérivation 20 et comprend une embase 24 fixée au moyen de vis 26 sur le conduit de dérivation 20 et reliée à un corps tubulaire 28 dans lequel une extrémité d'une tige 30 est insérée et guidée en translation. Cette tige 30 comprend à son extrémité opposée une tête 32 d'appui d'un ressort 34 monté autour du corps tubulaire 28 entre cette extrémité et l'embase 24. Le ressort 34 sollicite la tête 32 du clapet 22 dans une position d'obturation de l'entrée du conduit de dérivation 20, de sorte que le carburant s'écoule uniquement à travers le filtre 10 (flèches A). Le clapet 22 est prévu pour s'ouvrir lorsque le filtre 10 est colmaté. Dans cette situation, la pression à l'entrée du conduit de dérivation 20 exerce sur la tête 32 du clapet 22 une force supérieure à la force de compression du ressort 34 qui maintient le clapet 22 en position fermée. Il s'ensuit une ouverture du clapet 22 et une circulation du carburant dans le conduit de dérivation 20 jusqu'à la partie aval 18 du circuit (flèches B). Ce type de conduit de dérivation 20 à clapet de surpression 22 est couramment utilisé dans l'industrie aéronautique pour éviter une interruption de l'alimentation des injecteurs de carburant lorsque le filtre 10 est colmaté. En fonctionnement normal, quand le filtre 10 n'est pas colmaté, la partie du conduit de dérivation 20 entoure le clapet constitue une zone morte, c'est-à-dire une zone dans laquelle le carburant est à l'état stagnant. L'eau libre qui est contenue dans le carburant (l'eau dissoute représente environ 100 ppm en volume de carburant à une température de 40°C) est plus lourde que les autres constituants du carburant et s'accumule dans la partie basse du conduit de dérivation 20 autour du clapet 22, d'où il peut résulter une formation de glace empêchant l'ouverture du clapet 20. L'invention permet de résoudre ce problème grâce à des moyens de prélèvement d'une fraction du débit de carburant circulant dans une partie haute pression du circuit de carburant, cette fraction prélevée étant réinjectée au voisinage du clapet 22 de manière à y créer une circulation de carburant évitant que l'eau s'accumule, gèle et empêche l'ouverture du clapet 22. Comme représenté en figure 2, les moyens de prélèvement et de réinjection de carburant comprennent une canalisation 36 dont une première extrémité aval 38 est raccordée au conduit de dérivation 20. Cette extrémité traverse l'embase 24 et est raccordée à un conduit 40 débouchant sous le corps tubulaire 28. L'autre extrémité 42 de la canalisation 36 traverse une embase 44 de fixation d'un autre clapet de surpression 46 dans un autre conduit de dérivation 48 d'un second filtre (non représenté) dont la sortie 50 alimente un équipement 52 tel qu'un échangeur de chaleur. De cette manière, le conduit de dérivation 20 du clapet 22 est alimenté en carburant filtré, ce qui évite la réintroduction d'impuretés dans le conduit de dérivation. Le conduit 36 comprend un orifice 56 dont la section est calibrée de manière à ne prélever qu'un faible débit de carburant nécessaire à la suppression des zones mortes autour du clapet 22. Le calibrage est tel que le volume de carburant présent dans le conduit de dérivation est renouvelé au moins une fois lors de chaque phase de fonctionnement de la turbomachine. Lorsque le clapet de surpression 22 est en position fermée, une circulation de carburant à débit prédéterminé s'établit à travers la canalisation 36 puis autour du clapet 22 et à l'intérieur du conduit de dérivation 20. Avec un tel dispositif, on évite la formation de zones mortes au voisinage du clapet 22 et on empêche l'accumulation d'eau pouvant conduire à la formation de glace puis au blocage du clapet 22. Dans une autre réalisation de l'invention, l'entrée 42 de la canalisation 36 aurait pu être raccordée à la sortie du drain 54 par exemple. Bien que le dispositif à conduit de dérivation selon l'invention ait été décrit en relation avec un filtre à carburant, il est applicable à tous types d'équipements dans lesquels un conduit de dérivation est nécessaire, tels que par exemple un clapet de surpression protégeant une pompe à carburant montée en amont ou en aval d'un filtre à carburant décrit précédemment.25 REVENDICATIONS1. Dispositif à conduit de dérivation monté sur un équipement (10), tel qu'un filtre (10) ou un échangeur de chaleur par exemple, dans un circuit de fluide, le conduit étant raccordé au circuit de fluide en amont et en aval de l'équipement et comprenant un clapet de surpression (22) ouvrant le conduit de dérivation (28) quand la pression du fluide en amont de l'équipement (10) devient supérieure à une valeur prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de prélèvement d'une fraction du débit de fluide circulant dans une partie à pression plus élevée du circuit et de réinjection de la fraction prélevée dans le conduit de dérivation (20) au voisinage du clapet (22) de manière à supprimer les zones mortes autour du clapet (22). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de prélèvement et de réinjection comprennent une canalisation (36) dont une première extrémité (38) est raccordée au conduit de dérivation (20) , au voisinage du clapet (22). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'autre extrémité (42) de la canalisation (36) est raccordée à une partie haute pression du circuit de fluide. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la première extrémité (38) de la canalisation (36) traverse une embase (24) de fixation du clapet (22) au conduit de dérivation (20). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes 2 à 4, caractérisé en ce que la canalisation (36) comprend un orifice calibré (56) de passage de fluide. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'équipement est un filtre (10) de carburant monté en amont ou en aval d'une pompe haute pression dans un circuit d'alimentation en carburant d'une turbomachine. 7. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'autre extrémité (42) de la canalisation (36) est raccordée à un conduit de dérivation (48) monté sur un autre filtre du circuit de carburant. 8. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif selon l'une des revendications 1 à 7.