Brevet FR3014846A1 — publié le 20150619

L'invention concerne un système de prélèvement de fluide comportant un conduit d'extraction apte à diriger le fluide collecté depuis un orifice d'entrée du conduit jusqu'à un orifice de sortie de celui-ci. Le plus souvent, le système de prélèvement de fluide comporte en outre un collecteur de fluide apte à collecter du fluide et le diriger vers l'orifice d'entrée du conduit d'extraction. Un tel système est habituellement fixé sur la paroi d'un avion ou plus généralement d'un véhicule circulant à vitesse élevée. Il sert alors à refroidir certaines parties du véhicule, notamment le moteur. En effet à bord de véhicules, il est parfois nécessaire de refroidir certains organes qui dégagent de la chaleur. Ce refroidissement peut être effectué notamment en utilisant le fluide dans lequel circule le véhicule, en tant que fluide caloporteur, notamment l'air ambiant dans le cas d'avions. Le collecteur de fluide peut être une écope telle qu'utilisée sur les 15 avions, et notamment une écope de type « flush », c'est-à-dire une écope formée en creux et non en saillie par rapport à la surface du véhicule dans laquelle elle est installée. Pour collecter l'air ambiant, on utilise de manière connue en soi un collecteur qui collecte le fluide ou l'air et le dirige vers un orifice, dit orifice 20 d'entrée. Un conduit d'extraction relié à cette entrée de fluide dirige alors le fluide vers une enceinte dans laquelle se trouve la partie de véhicule à refroidir. Le fluide est alors injecté dans cette enceinte via un orifice de sortie du conduit d'extraction. Dans certains véhicules, il est nécessaire de refroidir plusieurs 25 équipements différents. On prévoit alors habituellement plusieurs systèmes de prélèvement de fluide du type présenté en introduction, chacun de ces systèmes étant dédié au refroidissement de l'un des équipements à refroidir. Cela conduit à multiplier les systèmes de prélèvement de fluide, ce 30 qui engendre une certaine complexité, un poids et un surcoût de production, relativement importants pour le véhicule. Par conséquent, un but de l'invention est de proposer un système de prélèvement de fluide relativement simple et permettant de diriger du fluide sur plusieurs équipements du véhicule de manière à provoquer un 35 refroidissement efficace de ceux-ci. A cet effet on prévoit, selon l'invention, un système de prélèvement de fluide comportant un conduit d'extraction, le conduit d'extraction comprenant un tronc apte à diriger le fluide depuis un orifice d'entrée jusqu'à un embranchement, et une pluralité de branches, chacune des branches étant apte à diriger le fluide dudit embranchement jusqu'à au moins un orifice de sortie du conduit. Les orifices de sortie sont disposés de manière à permettre le refroidissement de différents équipements et/ou de différentes portions d'un équipement. Le tronc et les branches désignent ici naturellement différentes portions, généralement de forme tubulaire, du conduit d'extraction. Le conduit d'extraction peut comporter éventuellement plusieurs embranchements, lorsqu'une (ou plusieurs) des branches se divise elle-même en plusieurs conduits de distribution secondaires. Par suite, chacune des branches peut soit présenter un orifice de sortie unique, soit présenter plusieurs orifices de sortie, notamment lorsque la branche considérée se divise en plusieurs conduits de distribution secondaires, chacun desservant un orifice de sortie. Grâce à l'agencement du conduit d'extraction avec un tronc se séparant en plusieurs branches, le système de prélèvement permet de répartir le fluide prélevé en plusieurs jets de fluide, sortant respectivement par les orifices de sortie des différentes branches du conduit. Ces fluides permettent le refroidissement simultané de plusieurs équipements du véhicule. Bien que le système soit en général entièrement passif et dépourvu d'actionneur, une répartition d'air efficace, c'est-à-dire notamment proportionnée aux besoins de refroidissement des différents équipements à refroidir, peut être assurée par un dimensionnement relatif adéquat des différentes branches du circuit, et une conformation judicieuse de l'embranchement. Le conduit d'extraction peut être agencé de différentes manières pour assurer un refroidissement efficaces de ceux-ci. Aussi, selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, le système de prélèvement selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaisons techniquement possibles : 3014 846 3 Les branches du conduit présentent des fibres neutres coplanaires ou sensiblement coplanaires, ou au contraire non-coplanaires. le conduit comporte exactement deux branches. 5 l'une des branches a une aire de passage minimale supérieure de plus de 10%, et de préférence de plus de 20%, à une aire de passage minimale d'une autre desdites branches, ou au contraire les aires de passage des différentes branches sont sensiblement égales. 10 Une des branches a une longueur, mesurée de manière curviligne le long de sa fibre neutre, supérieure de plus de 10%, et de préférence de plus de 20% à une longueur d'une autre desdites branches, ou au contraire les longueurs des différentes branches sont sensiblement égales. 15 Par aire minimale de passage, on désigne ici l'aire de la plus petite section de passage de la branche considérée, c'est-à-dire l'aire minimale parmi les aires de toutes les sections de la branche considérée, mesurées dans un plan perpendiculaire à leur fibre neutre. Ce paramètre (l'aire de passage minimale) a une grande influence sur les débits de fluide relatifs 20 des différentes branches du conduit d'extraction. Par 'fibre neutre', on désigne ici la courbe passant par le barycentre des différentes sections du conduit, mesurées perpendiculairement à la direction (locale) de celui-ci. Dans un mode de réalisation particulier, le conduit comporte 25 exactement trois branches, permettant de refroidir trois points différents, par exemple trois équipements. Dans un mode de réalisation, le conduit peut notamment présenter une branche, dite branche centrale, sensiblement alignée avec le tronc. Dans ce mode de réalisation et si le conduit comporte au moins 30 trois branches, deux branches dites branches latérales peuvent former avec la branche centrale des angles différents ; de manière alternative, les branches latérales peuvent être symétriques et former un même angle avec la branche centrale. Les angles des branches latérales sont ici les angles que forment 35 respectivement chacune des branches latérales par rapport à la branche centrale, à proximité de l'embranchement. 3014 846 4 L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : 5 la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un système de prélèvement selon l'invention ; la figure 2 est une vue de dessus schématique du système de prélèvement de la figure 1 ; 10 la figure 3 est une vue latérale schématique du système de prélèvement de la figure 1, qui constitue un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 4 est une vue latérale schématique d'un système de prélèvement voisin de celui de la figure 1, qui constitue un 15 deuxième mode de réalisation de l'invention ; la figure 5 est une vue latérale schématique d'un système de prélèvement voisin de celui de la figure 1, qui constitue un troisième mode de réalisation de l'invention ; et la figure 6 est une vue latérale schématique d'un système de 20 prélèvement voisin de celui de la figure 1, qui constitue un quatrième mode de réalisation de l'invention. Un système 10 de prélèvement de fluide selon l'invention et suivant différents modes de réalisation va être décrit en relation avec les figures 1 25 à 7. Le système 10 comporte un collecteur de fluide ou écope 12 et un conduit d'extraction de fluide 14. Le collecteur ou écope 12 est fixé à la surface d'une paroi 16. Dans le cas présenté, cette paroi est la paroi de la nacelle d'un moteur d'avion. 30 L'écope 12 est une écope affleurante (« Flush ») de forme Naca usuelle en aéronautique. Elle comporte une partie amont de collecte de fluide 18 et un orifice d'entrée d'air 20. La partie 18 de collecte de fluide a la forme d'une rainure de largeur croissante formée dans la paroi 16. 35 Sur son côté aval (du côté opposé à la direction indiquée par la flèche A), cette rainure 18 est délimitée : 3014 846 5 à la surface de la paroi 16, par la paroi 16 elle-même qui forme un bord d'attaque 21 ; en dessous de ce bord d'attaque 21, la rainure s'ouvre sur l'orifice d'entrée 20 du conduit d'extraction de fluide 14. La 5 rainure 18 alimente ainsi en fluide le conduit d'extraction 14, par l'orifice d'entrée 20. L'écope 12 est orientée du côté amont dans la direction d'avance du moteur dans l'air (flèche A). Du fait de sa forme, lorsque l'avion est en vol, elle collecte directement de l'air ambiant et dirige celui-ci dans l'orifice 10 d'entrée d'air 20. Le conduit d'extraction de fluide 14 est disposé immédiatement en aval de l'orifice d'entrée 20. Il reçoit l'air collecté par l'écope 12 et le dirige vers trois équipements (non représentés) disposés à l'intérieur du carter de la nacelle, sous la paroi 16. 15 Le conduit 14 comporte deux parties. Il comporte tout d'abord, du côté amont par rapport au sens d'écoulement du fluide, un tronc 22, dont la section a une aire qui est constante ou croît très légèrement de l'amont vers l'aval en fonction de 20 l'abscisse curviligne X sur la fibre neutre F du conduit (Fig.1). Il comporte ensuite des branches : trois branches 24A, 24B, 24C dans l'exemple représenté, nommées collectivement branches 24. Les branches 24 sont rattachées au tronc 22 via un embranchement 23. Leurs fibres neutres sont notées respectivement FA, FB et FC. 25 Le tronc 22 sert à transporter le fluide collecté par l'écope 12 depuis l'orifice d'entrée d'air jusqu'aux branches 24. Il peut avoir éventuellement une relativement grande longueur, en fonction de la distance séparant les équipements à refroidir du système de prélèvement de fluide 10. 30 En aval du tronc, les trois branches 24 (branches 24A, 24B, 24C) s'étendent à partir de l'embranchement 23. Chacune des branches 24 présente un orifice de sortie unique ; les trois branches 24 ont des sections de sortie d'aires respectives Apt, AB, Ac. Dans les exemples présentés, les branches ont le plus souvent des sections d'aires constantes 35 ou dans certains cas décroissantes dans le sens d'amont en aval. 3014 846 6 Dans les branches dont les sections présentent des aires décroissantes d'amont en aval, l'aire de passage minimale est l'aire de sortie : C'est le cas par exemple dans les modes de réalisation illustrés par les figures 3, 4 et 5. 5 De manière générale, bien que le conduit d'extraction puisse avoir un nombre quelconque de branches, en pratique il est généralement réalisé avec deux ou trois branches. Ces branches peuvent être raccordées au tronc de manière 10 équilibrée (c'est-à-dire que la même importance est donnée à toutes les branches) ou non (c'est-à-dire que certaines branches sont favorisées par rapport à d'autres et sont ainsi aptes à délivrer un débit de fluide supérieur aux autres ou à certaines des autres). Les caractéristiques qui peuvent présenter des différences entre les différentes branches peuvent 15 concerner, pour une branche « i » donnée (i=A,B,C) : - l'angle ai formé par la branche avec le tronc ; - l'aire de passage minimale Aoi dans la branche i ; - la longueur Li de la branche à partir de l'embranchement ; et, - lorsqu'une branche centrale est formée dans l'alignement du 20 tronc, le rayon de raccordement R entre la branche latérale i considérée et la branche centrale. L'angle ai cité ci-dessus, formé par une branche avec le tronc du conduit désigne ici l'angle entre la direction de la fibre neutre du tronc dans la section la plus en aval de celui-ci, et la direction de la fibre neutre 25 de la branche dans la section la plus en amont de celle-ci. Dans un mode de réalisation, les branches du conduit sont agencées de telle sorte que leurs aires minimales de passage respectives sont les aires de leurs sections de sortie respectives : En d'autres termes, les sections des différentes branches ont des aires décroissantes le long 30 de leurs fibres neutres de l'amont à l'aval. A titre d'exemple, différents modes de réalisation possibles pour l'embranchement 23 et les branches 24 vont être présentés en relation avec les figures 3 à 6. 35 Dans ces différentes figures, seul l'embranchement 23 et les branches 24 du système 10 sont représentés. Pour simplifier la 3014 846 7 description, les mêmes références numériques sont conservées pour ces différents modes de réalisation. Dans un premier mode de réalisation (Fig.3), les sections des trois 5 branches 24 ont des aires qui décroissent de l'amont vers l'aval. Par suite, les aires minimales de passage sont leurs aires de sortie respectives de ces branches. Les trois branches 24 ont des orifices de sortie de même aire : AA = AB = Ac. Leurs aires minimales de passage respectives sont donc égales, 10 ce qui permet d'avoir des débits relativement voisins dans les différentes branches 24. D'autre part, les différentes branches 24 sont sensiblement de même longueur à partir de l'embranchement 23. Les différentes branches 24 sont de plus situées dans un même 15 plan, c'est-à-dire que leurs fibres neutres sont situées dans un même plan ou sont coplanaires. Chacune des différentes branches 24 forme sensiblement un tronçon de tube droit. La branche 24B est alignée avec le tronc (non représenté sur cette 20 figure), c'est-à-dire que sa fibre neutre forme un angle ô13. avec l'axe X du tronc qui est sensiblement nul. Elle constitue ainsi une branche dite « branche centrale ». Les branches 24A et 24C sont donc des branches latérales. En l'occurrence, ce sont des branches disposées symétriquement de part et 25 d'autre de la branche centrale 24B. Chacune de leurs fibres neutres FA et FC forme le même angle (Eip, = s5c) avec l'axe du tronc, confondu avec la fibre neutre FB de la branche 24B, à savoir 45°, tel que représenté sur la figure 3. 30 Chacun des modes de réalisation, illustrés respectivement par les figures 4 à 6 est entièrement identique à celui illustré par la figure 3 à l'exception des points indiqués ci-dessous. Dans le deuxième mode de réalisation (Fig.4), les branches 24A et 35 24C (ou plus précisément, les fibres neutres de celles-ci) ne forment pas le même angle par rapport à la fibre neutre FB de la branche 24B. 3014 846 8 L'angle bA est égal à 60°, alors que l'angle 6B est égal à 40°, tel que représentés sur la figure 4. Dans le troisième mode de réalisation (Fig.5), les branches 24 sont 5 de longueurs différentes. La longueur désigne ici la longueur de la fibre neutre de ces branches. Comme le montre la figure 5, la branche latérale 24A a une longueur LA plus faible que celles LB et k de la branche centrale 24B et de la branche latérale opposée 24C. En outre dans ce mode de réalisation, les branches 24 sont non coplanaires. En effet alors 10 que la branche 24B se trouve dans le plan de la figure 5, chacune des branches 24B et 24C est dirigée dans une direction oblique sécante avec le plan de la figure 5. Dans le quatrième mode de réalisation (Fig.6), les branches 24 ont 15 des aires minimales de passage différentes. Dans la branche 24A, l'aire de passage minimale A0A se trouve dans la section amont de la branche 24A. Inversement, dans les branches 24B et 24C, l'aire minimale de passage est l'aire de la section de sortie : par suite A0B = AB et Aoc = Ac. Dans le conduit 14 illustré sur la figure 6, l'aire minimale de 20 passage A0A de la branche 24A est supérieure à l'aire minimale de passage Aoe de la branche 24B, elle-même supérieure à l'aire minimale de passage Aoc de la branche 24C. (Naturellement, il convient de mesurer l'aire de passage minimale dans un plan de section perpendiculaire à la fibre neutre de la branche). 25 En outre, dans ce mode de réalisation les branches 24 ne sont pas de même longueur. De plus, les branches 24A et 24C (ou plus précisément, les fibres neutres de celles-ci) ne forment pas le même angle par rapport à l'axe du tronc 22 : l'angle 6A est égal à 40°, alors que l'angle 5C est égal à 65°tel que représenté sur la figure 6. 30 De manière plus générale, différentes valeurs peuvent être envisagées pour les orientations (6A,5c) et les rayons de raccordement (RAB,RBC) des branches 24. A titre d'exemple, le tableau ci-dessous présente certaines plages de valeurs préférentielles pour les angles 15A et 35 6c, en fonction des rayons RAB et RBc : 3014 846 9 15A _k 25° et Sc ... 30° RAB = RBC = 4mm 6A ? 30° et bc 5_ 60° RAB = RBC = 6mm SA k 45° et Sc 80° RAB = RBC = 8MM EIA ? 80° et Sc 5. 90° RAB = RBC = 10MM Dans ce tableau comme précédemment, SA et Sc représentent les angles formés respectivement par la fibre neutre de la branche latérale 24A et de la branche latérale opposée 24C avec le tronc 22 du conduit 14, 5 et les valeurs RAB et RBC représentent les valeurs des rayons formés entre les branches latérale 24A et centrale 24B d'une part, ou centrale 24B et latérale opposée 24C d'autre part. Comme on peut le constater, plus l'angle formé par une branche latérale avec la direction du tronc a une valeur élevée, plus il est 10 nécessaire de prévoir un grand rayon entre ladite branche latérale et la branche centrale. On note par ailleurs HAB et HBC les distances (mesurées suivant la direction du tronc) entre la section d'entrée Si de l'embranchement 23 et les parois les plus proches formées entre les branches 24A et 24B, ou 24B 15 et 24C respectivement. De préférence, même si les angles formés par les branches 24A et 24C par rapport à l'axe du tronc sont différents l'un de l'autre, les valeurs HAB et HBC doivent être sensiblement égales. Cela permet d'éviter qu'une trop grande partie du flux de fluide ne soit dirigé vers celle(s) des branches dont la valeur 'H' est la plus faible, au détriment 20 de l'autre branche ou des autres branches. REVENDICATIONS1. Système (10) de prélèvement de fluide comportant un conduit d'extraction (14) et se caractérisant en ce que le conduit d'extraction (14) comporte un tronc (22) apte à diriger le fluide depuis un orifice d'entrée jusqu'à un embranchement (23), et une pluralité de branches (24A, 24B, 24C), chacune desdites branches étant apte à diriger le fluide dudit embranchement (23) jusqu'à au moins un orifice de sortie du conduit. 10 2. Système de prélèvement de fluide selon la revendication 1, dans lequel lesdites branches présentent des fibres neutres (FA, FB, FC) non-coplanaires. 15 3. Système de prélèvement de fluide selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'une desdites branches a une aire de passage minimale (AOA) supérieure de plus de 10%, et de préférence de plus de 20% à une aire de passage minimale (AOB, Aoc) d'une autre desdites branches. 20 4. Système de prélèvement de fluide selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel une desdites branches a une longueur mesurée de manière curviligne le long de sa fibre neutre supérieure de plus de 10%, et de préférence de plus de 20% à une longueur d'une autre desdites branches. 25 5. Système de prélèvement de fluide selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le conduit (14) comporte exactement deux branches. 30 6. Système de prélèvement de fluide selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le conduit comporte exactement trois branches. 7. Système de prélèvement de fluide selon l'une quelconque des 35 revendications 1 à 6, dans lequel, une branche (24B) dite branche centrale est sensiblement alignée avec le tronc (22). 8. Système de prélèvement de fluide selon la revendication 7, dans lequel deux branches forment avec la branche centrale des angles respectifs (6A,Eic) différents.5