Brevet FR3003013A1 — publié le 20140912

DISPOSITIF DE DOSAGE COMPACT POUR INJECTEUR A DEUX CIRCUITS DE CARBURANT, DE PREFERENCE POUR TURBOMACHINE D'AERONEF DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au domaine des injecteurs de carburant pour turbomachine d'aéronef. Elle concerne plus précisément les injecteurs à double circuits de combustible, à savoir un circuit primaire pour les petits débits et un circuit secondaire pour les débits plus élevés. L'invention s'applique à tous les types de turbomachines d'aéronef, en particulier les turboréacteurs et les turbocompresseurs. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Un injecteur à double circuits de combustible est par exemple connu du document FR 2 817 017. Classiquement, il est prévu un clapet d'arrêt, également dénommé clapet d'étanchéité car il permet d'assurer une liaison étanche interdisant au carburant, situé dans le circuit carburant, de pénétrer dans la chambre de combustion durant l'arrêt du moteur. Lorsque le différentiel de pression de part et d'autre de ce clapet est tel qu'il entraîne son ouverture, le carburant est délivré d'une part au circuit primaire de l'injecteur, et d'autre part à un clapet doseur donnant l'accès au circuit secondaire de l'injecteur. Ce clapet doseur permet le passage du carburant lorsque le différentiel de pression de carburant de part et d'autre de celui-ci atteint une valeur élevée, par exemple 7 bars. En fonction de son déplacement, dépendant du différentiel de pression, le clapet doseur régule la quantité de carburant injecté dans la chambre de combustion. Si cette solution classique donne satisfaction, elle reste perfectible en termes de masse globale, d'encombrement, et de risque d'interactions nuisibles entre les deux clapets. 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 pour objet un dispositif de dosage de carburant pour un injecteur de carburant de turbomachine d'aéronef, le dispositif comprenant une ouverture pour l'entrée du carburant, un organe mobile d'obturation de l'ouverture, ainsi que des moyens élastiques de rappel conçus par rappeler l'organe d'obturation en direction d'une position de fermeture dans laquelle l'organe obture de façon étanche ladite ouverture, l'organe étant conçu pour se déplacer de sa position de fermeture sous l'effet de la pression du carburant s'appliquant sur cet organe. Selon l'invention, ledit dispositif de dosage comprend une première sortie destinée à communiquer avec un circuit primaire de l'injecteur ainsi qu'une seconde sortie destinée à communiquer avec un circuit secondaire de l'injecteur, et il est conçu de sorte que jusqu'à un niveau déterminé de déplacement de l'organe d'obturation en direction d'une position d'ouverture maximale, l'organe d'obturation permet au carburant provenant de ladite ouverture de rejoindre ladite première sortie. De plus, seulement au-delà dudit niveau déterminé de déplacement de l'organe, ce dernier permet au carburant provenant de ladite ouverture de rejoindre ladite seconde sortie. L'invention est particulièrement avantageuse en ce qu'elle met en oeuvre un unique organe mobile d'obturation permettant de commander l'alimentation des circuits primaire et secondaire de l'injecteur. Par rapport à la solution à deux clapets en série de l'art antérieur, cela réduit les possibles interactions entre les deux clapets. L'invention permet également de réduire l'encombrement, la masse globale, le nombre de pièces, et les frottements entre celles-ci. De préférence, au-delà dudit niveau déterminé de déplacement de l'organe d'obturation, ce dernier permet au carburant provenant de ladite ouverture de rejoindre ladite seconde sortie et ladite première sortie. Par conséquent, même si cela pourrait en être autrement, le dispositif est conçu de sorte que la première sortie continue à être alimentée en carburant lorsque la seconde sortie est alimentée. De préférence, lesdits moyens élastiques de rappel comprennent au moins un premier ressort et un second ressort, ledit second ressort étant agencé de manière à ne pas être sollicité par l'organe d'obturation sur au moins une partie de la course de celui-ci depuis sa position de fermeture, et lesdits premier et second ressorts sont agencés de manière à être chacun sollicité par l'organe d'obturation lorsque celui-ci se trouve audit niveau déterminé de déplacement. D'autres configurations sont néanmoins possibles, sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, il pourrait s'agir d'un unique ressort. Néanmoins, la solution à deux ressorts ou plus, telle que présentée ci-dessus, permet une plus grande compacité pour le dispositif de dosage. De préférence, lesdits premier et second ressorts sont agencés en parallèle. De préférence, l'organe mobile définit une cavité à l'intérieur de laquelle le carburant est destiné à transiter pour rejoindre ladite seconde sortie. Il pourrait alternativement être prévu de faire circuler le carburant extérieurement à l'organe mobile d'obturation, en direction de la seconde sortie. De préférence, le dispositif de dosage comprend : - un corps creux extérieur ; - un corps creux intermédiaire logé dans le corps extérieur, ladite ouverture étant pratiquée dans ledit corps intermédiaire pourvu d'un siège de réception de l'organe d'obturation ; - ledit organe d'obturation logé mobile à coulissement dans ledit corps intermédiaire ; - un espace de circulation de carburant agencé entre les corps intermédiaire et extérieur, le corps intermédiaire étant pourvu d'orifices de passage du carburant de l'intérieur de ce corps intermédiaire vers ledit espace de circulation de carburant, ledit espace de circulation communiquant avec ladite première sortie ; - une ouverture secondaire pour le passage du carburant, prévue sur le corps intermédiaire, l'ouverture secondaire étant destinée à être obturée par l'organe mobile tant qu'il n'a pas atteint ledit niveau déterminé de déplacement, et destiné à être libérée lorsque l'organe mobile se trouve entre le niveau déterminé de déplacement et sa position d'ouverture maximale, ladite ouverture secondaire communiquant avec ladite seconde sortie. De préférence, la section de passage du carburant au niveau de cette ouverture secondaire est évolutive en fonction de la position relative de l'organe par rapport à cette ouverture. De préférence, ledit second ressort est agencé entre une butée du corps intermédiaire et une pièce d'appui, et l'organe mobile d'obturation présente une pièce d'appui complémentaire destinée à contacter ladite pièce d'appui seulement à partir et au-delà dudit niveau déterminé de déplacement, en direction de sa position d'ouverture maximale. L'invention a également pour objet un injecteur de carburant pour turbomachine d'aéronef comprenant au moins un dispositif de dosage tel que décrit ci-dessus, ladite première sortie communiquant avec un circuit primaire de l'injecteur, et la seconde sortie communiquant avec un circuit secondaire de ce même injecteur. L'invention a également pour objet une chambre de combustion de turbomachine d'aéronef comprenant une pluralité d'injecteurs de carburant tels que décrits ci-dessus. Enfin, l'invention a pour objet une turbomachine d'aéronef comprenant une telle chambre de combustion. 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 schématique d'un injecteur de carburant pour turbomachine, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ; et - les figures 2a à 2c représentent de manière plus détaillée, en demi-coupe, le dispositif de dosage de l'injecteur de la figure 1, dans différentes configurations adoptées au fur et à mesure que le différentiel de pression de carburant s'accentue entre l'amont et l'aval du dispositif de dosage. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS En référence à la figure 1, il est représenté un injecteur de carburant 1 pour turbomachine d'aéronef, selon un mode de réalisation préféré de l'invention. L'injecteur 1, du type « multimode » (plusieurs circuits d'alimentation, ici double circuit de combustible), est raccordé en amont à des moyens de stockage de carburant, tel qu'un réservoir 2. A son extrémité aval, l'injecteur traverse un fond de chambre de combustion 4, d'une manière classique et connue de l'homme du métier. Globalement, l'injecteur 1 comprend, de l'amont vers l'aval dans le sens d'écoulement du carburant au travers de cet injecteur, un filtre 6, un diaphragme 8 et un dispositif de dosage 10. Le dispositif 10 comprend une première sortie de carburant 10a ainsi qu'une seconde sortie de carburant 10b distincte de la première. La première sortie 10a alimente un circuit primaire de carburant 12, tandis que la seconde sortie alimente un circuit secondaire de carburant 14, destiné à la circulation de plus gros débits en direction de la chambre de combustion. A chaque circuit 12, 14, à proximité de l'extrémité aval de l'injecteur, il est associé une vrille 16, 18 (de l'anglais « swirler ») pour la pulvérisation / mise en rotation du carburant. Tous les éléments précités de l'injecteur sont agencés dans une enveloppe extérieure 13, qui prend une forme générale de doigt ou de canne. En référence plus spécifiquement à la figure 2a, il est représenté de façon détaillée le dispositif de dosage 10 en configuration de fermeture, dans laquelle le carburant provenant du réservoir ne peut pénétrer au travers de ce dispositif. Le dispositif 10 est formé à l'aide d'une pluralité d'éléments concentriques d'axe 18 correspondant à l'axe de l'injecteur. Il s'agit tout d'abord d'un corps creux extérieur 20, de section circulaire constante sur une majeure partie de sa longueur, avec un rétrécissement conique 21 au niveau de l'extrémité aval. Suite à ce rétrécissement conique, le corps extérieur 20 présente une forme de tube centré sur l'axe 18, et définit extérieurement la première sortie 10a. A l'intérieur du corps 20, il est logé un corps creux intermédiaire 22, ce dernier pouvant être réalisé à partir d'une ou plusieurs pièces fixées les unes aux autres. En partie amont, le corps intermédiaire 22 présente une ouverture 24 pour l'entrée du carburant, centrée sur l'axe 18. A proximité de cette ouverture, le corps 22 définit un siège 26 de réception d'un organe mobile d'obturation 28, le siège étant pourvu d'un joint torique d'étanchéité 29. Le corps intermédiaire 22 définit un espace de circulation annulaire de carburant 30 agencé entre ce corps intermédiaire et le corps extérieur 20. De plus, il est prévu que le corps intermédiaire présente des orifices de passage du carburant 32 de l'intérieur de ce corps intermédiaire 22 vers l'espace de circulation de carburant 30. Ces orifices, situés sur la paroi latérale du corps 22, sont agencés à proximité de l'ouverture axiale 24 permettant l'entrée du carburant dans le dispositif de dosage. En partie aval, le corps 22 présente un épaulement 36 qui se poursuit par un tube 38 définissant intérieurement la première sortie annulaire de carburant 10a avec le corps extérieure 20, et définissant extérieurement la seconde sortie de carburant 10b de section circulaire centrée sur l'axe 18. Par conséquent, en partie aval, l'espace de circulation de carburant 30 communiquant avec la première sortie 10a. Comme évoqué ci-dessus, le dispositif de dosage 10 comporte en outre l'organe d'obturation 28 logé mobile à coulissement dans le corps intermédiaire 20, selon l'axe 18. L'organe mobile 28 présente une extrémité amont en forme de plaque de pression sur laquelle le carburant peut exercer une force de déplacement. L'organe 28 est creux, définissant une cavité 40 à l'intérieur de laquelle le carburant est destiné à transiter pour rejoindre la seconde sortie 10b, comme cela sera détaillé ci-après. Pour ce faire, la paroi latérale de l'organe 28 présente des orifices d'entrée de carburant 42 situés à proximité de la plaque de pression, ainsi que des orifices de sortie de carburant 44 situés plus en aval sur cette même paroi latérale délimitant la cavité 40. En partie aval du corps intermédiaire 22, il est réalisé une ouverture secondaire 46 pour le passage du carburant. Dans la configuration montrée sur la figure 2a, cette ouverture 46 est obturée par une extrémité aval 50 de l'organe mobile 28, de section circulaire de forme complémentaire de celle de l'ouverture. Des moyens d'étanchéité peuvent être ajoutés si nécessaire. Entre cette extrémité aval 50 et les orifices de sortie de carburant 44, le corps intermédiaire 22 présente une partie 54 de section rétrécie qui, lorsqu'elle se situe en regard de l'ouverture secondaire 46, permet de libérer celle-ci en assurant ainsi le passage du carburant en direction de la seconde sortie 10b communiquant avec cette ouverture secondaire. Plus précisément, l'ouverture secondaire 46 débouche dans un espace 56 situé sous la partie aval de l'organe mobile, cet espace 56 débouchant quant à lui dans la seconde sortie 10b. Le dispositif 10 comporte par ailleurs des moyens élastiques de rappel exerçant une force conduisant l'organe 28 à être rappelé vers sa position de fermeture montrée sur la figure 2a, dans laquelle l'organe 28 est en appui sur le siège 26. Dans le mode de réalisation préféré, les moyens élastiques comprennent un premier ressort 60a et un second ressort 60b. Le premier ressort 60a est en appui d'une part contre l'épaulement 36 du corps intermédiaire 22, et d'autre part contre l'extrémité aval de l'organe mobile 28. Le second ressort 60b est en appui contre une butée aval 62 du corps intermédiaire, et contre une butée amont 64 d'une pièce d'appui 66 montée à coulissement sur le corps intermédiaire, selon l'axe 18. De préférence, la butée amont 64 est en appui amont contre un épaulement 68 du carter intermédiaire 22. Aussi, le second ressort 60b pousse la butée amont 64 contre l'épaulement 68, ce ressort étant donc précontraint même dans sa position détendue montrée sur la figure 2a. En outre, l'organe mobile 28 présente une pièce d'appui complémentaire 70 en forme de collerette, destinée à contacter la butée 64 de la pièce d'appui 66, seulement à partir et au-delà d'un niveau déterminé de déplacement de l'organe 28, comme cela sera détaillé ci-après. Aussi, en position de fermeture, il existe un jeu axial 74 entre la collerette 70 et la butée amont 64. En référence à présent aux figures 2a à 2c, il va être décrit le fonctionnement du dispositif de dosage 10. Tant que le différentiel de pression de carburant entre l'amont et l'aval du dispositif 10 ne dépasse pas une valeur seuil, l'organe 28 reste en position de fermeture telle que montrée sur la figure 2a. En d'autres termes, la force de rappel déployée par le premier ressort 60a est suffisante pour conserver l'organe 28 plaqué contre son siège 26, cette force étant en effet supérieure à celle résultant de la différence de pression entre la pression de carburant s'appliquant contre la plaque de pression de l'organe 28, et la pression de carburant régnant dans la chambre de combustion, sensiblement identique à celle du carburant contactant de l'extrémité aval de l'organe 28. De préférence, l'étanchéité conférée par l'organe mobile en position de fermeture peut être conservée jusqu'à un différentiel de pression de l'ordre de 3,5 bars. Lorsque ce différentiel augmente, la force résultante sur l'organe 28 conduit ce dernier à solliciter le ressort 60a, et donc à se déplacer de sa position de fermeture vers une position maximale d'ouverture. Dès le début de ce déplacement schématisé sur la figure 2b, qui s'effectue en comprimant le ressort 60a, l'organe 28 libère l'ouverture 24 et active le premier circuit de carburant. En effet, le carburant provenant du réservoir peut alors cheminer successivement à travers l'ouverture 24, les orifices de passage du carburant 32 du corps intermédiaire 22, l'espace annulaire 30, puis à travers la première sortie 10a avant de rejoindre le premier circuit 12. Durant cette première phase de course de l'organe mobile 28, seul le premier ressort 60a est comprimé, le jeu 74 se consommant progressivement au fur et à mesure que l'organe se déplace vers l'aval. Toujours durant cette même première phase, l'extrémité aval 50 de l'organe 28 traverse l'ouverture secondaire 46 tout en assurant son obturation, empêchant ainsi le passage du carburant vers le circuit secondaire, qui reste inactif. Ce n'est que lorsque l'organe mobile 28 a atteint un niveau déterminé de déplacement vers l'aval que le circuit secondaire de l'injecteur est activé. Ce niveau déterminé de déplacement, atteint dans une configuration intermédiaire entre celles représentées sur les figures 2b et 2c, est obtenu lorsque la partie 54 de section rétrécie de l'organe arrive en regard de l'ouverture secondaire 46, l'espace créé entre la paroi de cette ouverture et la surface extérieure de l'organe permettant le passage de carburant. A titre indicatif, il peut ici s'agir d'une partie 54 présentant des fentes axiales de passage de carburant, espacées circonférentiellement les unes des autres. De plus, ces fentes peuvent être inclinées axialement de manière à se rapprocher de l'axe 18 en allant vers l'amont, de façon à augmenter le débit de passage du carburant au fur et à mesure que l'organe 28 se déplace vers l'aval. Le dispositif 10 assure par conséquent une fonction de dosage précis, qui dépend du niveau de déplacement de l'organe 28 le long de l'axe 18. A cet égard, il est noté que la figure 2c montre l'organe mobile 28 dans la position d'ouverture maximale, permettant l'obtention d'un débit maximal de carburant en sortie de l'injecteur. Dès que l'organe 28 atteint son niveau déterminé de déplacement, qui traduit par exemple un différentiel de pression de l'ordre de 7 bars, le carburant provenant du réservoir peut circuler à travers successivement les orifices d'entrée de carburant 42, la cavité 40, les orifices de sortie de carburant 44, l'ouverture secondaire 46, puis à travers l'espace 56 débouchant dans la seconde sortie 10b communiquant avec le second circuit 14 de l'injecteur. A ces niveaux élevés de débits où le carburant circule dans le second circuit, il continue aussi à circuler dans le premier circuit puisque les orifices de passage du carburant 32 du corps intermédiaire 22 restent alimentés par une partie du carburant traversant l'ouverture 24. Le niveau déterminé de déplacement de l'organe est atteint après que le second ressort 60b ait été sollicité via la collerette 70, par appui de celle-ci contre la butée 64 de la pièce coulissante 66. Pour atteindre ce niveau, l'organe doit donc contrer la force de rappel développée par chacun des deux ressorts 60a, 60b agencés en parallèle. Le niveau déterminé de déplacement, correspondant au point de commutation du dispositif de dosage, peut être atteint dès le début de la compression du second ressort 60b, ou bien après une course de l'organe au cours de laquelle les deux ressorts sont sollicités en parallèle. 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. REVENDICATIONS1. Dispositif de dosage de carburant (10) pour un injecteur de carburant de turbomachine d'aéronef, le dispositif comprenant une ouverture (24) pour l'entrée du carburant, un organe mobile (28) d'obturation de l'ouverture, ainsi que des moyens élastiques de rappel (60a, 60b) conçus par rappeler l'organe d'obturation (28) en direction d'une position de fermeture dans laquelle l'organe obture de façon étanche ladite ouverture, l'organe (28) étant conçu pour se déplacer de sa position de fermeture sous l'effet de la pression du carburant s'appliquant sur cet organe, caractérisé en ce que ledit dispositif de dosage (10) comprend une première sortie (10a) destinée à communiquer avec un circuit primaire (12) de l'injecteur ainsi qu'une seconde sortie (10b) destinée à communiquer avec un circuit secondaire (14) de l'injecteur, en ce qu'il conçu de sorte que jusqu'à un niveau déterminé de déplacement de l'organe d'obturation (28) en direction d'une position d'ouverture maximale, l'organe d'obturation permet au carburant provenant de ladite ouverture (24) de rejoindre ladite première sortie (10a), et en ce que seulement au-delà dudit niveau déterminé de déplacement de l'organe (28), ce dernier permet au carburant provenant de ladite ouverture (24) de rejoindre ladite seconde sortie (10b). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au-delà dudit niveau déterminé de déplacement de l'organe d'obturation (28), ce dernier permet au carburant provenant de ladite ouverture (24) de rejoindre ladite seconde sortie (10b) et ladite première sortie (10a). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques de rappel comprennent au moins un premier ressort (60a) et un second ressort (60b), ledit second ressort étant agencé de manière à ne pas être sollicité par l'organe d'obturation (28) sur au moins une partie de la course de celui-ci depuis sa position de fermeture, et en ce que lesdits premier et second ressorts (60a, 60b) sont agencés de manière à être chacun sollicité par l'organe d'obturation (28) lorsque celui-ci se trouve audit niveau déterminé de déplacement. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits premier et second ressorts (60a, 60b) sont agencés en parallèle. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe mobile (28) définit une cavité (40) à l'intérieur de laquelle le carburant est destiné à transiter pour rejoindre ladite seconde sortie (10b). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend : - un corps creux extérieur (20) ; - un corps creux intermédiaire (22) logé dans le corps extérieur (20), ladite ouverture (24) étant pratiquée dans ledit corps intermédiaire pourvu d'un siège (26) de réception de l'organe d'obturation (28) ; - ledit organe d'obturation (28) logé mobile à coulissement dans ledit corps intermédiaire (22) ; - un espace (30) de circulation de carburant agencé entre les corps intermédiaire et extérieur (22, 20), le corps intermédiaire étant pourvu d'orifices (32) de passage du carburant de l'intérieur de ce corps intermédiaire (22) vers ledit espace de circulation de carburant (30), ledit espace de circulation communiquant avec ladite première sortie (10a) ; - une ouverture secondaire (46) pour le passage du carburant, prévue sur le corps intermédiaire (22), l'ouverture secondaire étant destinée à être obturée par l'organe mobile (28) tant qu'il n'a pas atteint ledit niveau déterminé de déplacement, et destiné à être libérée lorsque l'organe mobile (28) se trouve entre le niveau déterminé de déplacement et sa position d'ouverture maximale, ladite ouverture secondaire (46) communiquant avec ladite seconde sortie (10b). 7. Dispositif selon la revendication 6 combinée à la revendication 3, caractérisé en ce que ledit second ressort (60b) est agencé entre une butée (62) du corps intermédiaire et une pièce d'appui (66), et en ce que l'organe mobile d'obturation (28) présente une pièce d'appui complémentaire (70) destinée à contacter ladite pièce d'appui (66) seulement à partir et au-delà dudit niveau déterminé de déplacement, en direction de sa position d'ouverture maximale. 8. Injecteur (1) de carburant pour turbomachine d'aéronef comprenant au moins un dispositif de dosage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, ladite première sortie (10a) communiquant avec un circuit primaire (12) de l'injecteur, et la seconde sortie (10b) communiquant avec un circuit secondaire (14) de ce même injecteur. 9. Chambre de combustion de turbomachine d'aéronef comprenant une pluralité d'injecteurs de carburant (1) selon la revendication 8. 10. Turbomachine d'aéronef comprenant une chambre de combustion selon la revendication 9.20