Brevet FR3050508A1 — publié le 20171027

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne le domaine des vannes pour circuit de carburant d'un moteur d'aéronef du type tiroir/fourrure. Plus précisément, la présente invention concerne un tiroir pour vanne de circuit de carburant d'un moteur d'aéronef. ETAT DE L'ART La figure 1 illustre un exemple de vanne 1 pour circuit de carburant d'un moteur d'aéronef comprenant un fourreau 2 à l'intérieur duquel est ménagé un tiroir 3 s'étendant selon un axe longitudinal 4. Le fourreau 2 comprend une première chambre 5 munie d'une entrée de carburant 6 et d'une deuxième chambre 7 munie d'une sortie de carburant 8, la première et la deuxième chambres 5, 7 étant reliées l'une à l'autre via un conduit 9. Le fourreau 2 comprend en outre deux chambres de commande (non 15 représentées) permettant d'induire un déplacement du tiroir 3 selon l'axe longitudinal 4 en fonction d'un différentiel de pression entre ces deux chambres. Le tiroir 3 comprend une première partie 10 cylindrique s'étendant dans la première chambre 5, une deuxième partie 11 cylindrique s'étendant dans la deuxième chambre 7 et une troisième partie 12 reliant les première et deuxième 20 parties 10, 11 et au niveau de laquelle la section transversale du tiroir 3 est rétrécie. Le tiroir 3 se déplace selon l'axe longitudinal 4 sous l'effet d'un différentiel de pression entre les deux chambres de commande, entre une position de fermeture dans laquelle la première partie 10 du tiroir 3 obstrue le conduit 9 de sorte à empêcher l'écoulement de carburant depuis l'entrée de carburant 6 vers la 25 sortie de carburant 8, et une position d'ouverture dans laquelle la première partie 10 du tiroir 3 libère le conduit 9 de sorte à autoriser l'écoulement de carburant depuis l'entrée de carburant 6 vers la sortie de carburant 8. Or, avec une telle vanne 1, dans la position d'ouverture, l'écoulement de carburant n'a pas la même quantité de mouvement entre l'entrée de carburant 6 et 30 la sortie de carburant 8. En effet, la différence de section transversale entre la 3050508 2 première partie 10 et la troisième partie 12 génère, en position d'ouverture, un jet de carburant qui vient appliquer un effort supplémentaire sur le tiroir 3. Cet effort supplémentaire, aussi appelé « force de jet », est particulièrement problématique car il comporte une composante axiale qui vient perturber le pilotage du tiroir 3 par 5 le différentiel de pression. On comprendra en effet que tout effort axial supplémentaire s'appliquant sur le tiroir 3 entraîne une erreur dans le positionnement du tiroir 3 et génère de ce fait des imprécisions quant au débit de carburant en sortie de la deuxième chambre 7. La force de jet est donc préjudiciable au bon fonctionnement du circuit de carburant. 10 Pour éviter de telles imprécisions, il est par exemple connu du document WO 80/00870 de ménager dans le tiroir une ou plusieurs rainures s'étendant longitudinalement, présentant un profil longitudinal arrondi et dont le rayon de courbure est déterminé de sorte que le jet de carburant entre et sorte de la rainure en formant avec l'axe longitudinal un même angle d'environ 69°. Cela permet de réduire les effets de la force de jet sur le tiroir. Cette réduction n'est néanmoins pas suffisante pour assurer la précision requise pour un bon fonctionnement du circuit de carburant. Il existe donc un besoin de limiter davantage les effets des forces de jet sur les tiroirs de circuit de carburant de moteur d'aéronef. PRESENTATION DE L'INVENTION La présente invention répond à ce problème en proposant un tiroir pour vanne de circuit de carburant d'un moteur d'aéronef qui comprend un épaulement dans lequel est ménagée une rainure formant une zone de recirculation de carburant, assurant ainsi une arrivée du jet de carburant généré par ledit épaulement sur une portion cylindrique du tiroir, et évitant de ce fait la génération d'un effort axial qui tendrait à le déplacer axialement. Plus précisément, la présente invention a pour objet un tiroir pour vanne de circuit de carburant d'un moteur d'aéronef s'étendant selon un axe longitudinal, et 30 comprenant une partie intermédiaire rétrécie s'étendant entre deux parties 3050508 3 cylindriques d'extrémité, une première partie d'extrémité étant séparée de la partie intermédiaire rétrécie par un épaulement présentant une surface agencée globalement perpendiculairement à l'axe longitudinal, la partie intermédiaire rétrécie comportant elle-même, dans le prolongement de l'épaulement, au moins 5 une portion cylindrique, l'épaulement comprenant au moins une rainure qui s'étend radialement depuis la surface cylindrique de la première partie d'extrémité, en direction de l'axe longitudinal, et qui forme une zone de recirculation de carburant qui assure la génération d'un jet de carburant sur la portion cylindrique de la partie intermédiaire rétrécie, lorsque du carburant s'écoule le long de la 10 première partie d'extrémité en direction de la partie intermédiaire rétrécie et de la deuxième partie d'extrémité. Préférentiellement, la rainure se prolonge longitudinalement depuis l'épaulement sur la portion cylindrique de la partie intermédiaire rétrécie et la rainure présente, au niveau de ladite portion cylindrique, un fond globalement 15 plan, le jet de carburant généré par la rainure atteignant ladite portion cylindrique au niveau du fond de ladite rainure. Préférentiellement, la rainure est munie d'une marche s'étendant dans le prolongement de la surface cylindrique de la première partie, de sorte à accélérer la recirculation du carburant dans la zone de recirculation. 20 Dans un mode de réalisation, cette marche s'étend sensiblement perpendiculairement depuis la surface de l'épaulement. L'invention a également pour objet une vanne pour circuit de carburant d'un moteur d'aéronef, comprenant un fourreau, à l'intérieur duquel est ménagé un tiroir tel que précédemment décrit, ledit fourreau comprenant deux chambres de 25 commande entre lesquelles s'étend le tiroir et une chambre intermédiaire munie d'une entrée de carburant et d'une sortie de carburant dans laquelle s'étend les première et deuxième parties d'extrémité et la partie intermédiaire rétrécie du tiroir, le tiroir étant configuré pour se déplacer relativement au fourreau sous l'effet d'une différence de pression entre les deux chambres de commande, entre une 3050508 4 position de fermeture dans laquelle le tiroir obstrue l'entrée de carburant, et une position d'ouverture dans laquelle le tiroir libère l'entrée de carburant. L'invention a également pour objet un circuit de carburant d'une turbomachine d'aéronef comprenant une vanne telle que précédemment décrite. 5 L'invention a également pour objet un ensemble comportant une turbomachine d'aéronef et un tel circuit, ainsi qu'un aéronef comprenant une turbomachine reliée à un tel circuit de carburant. PRESENTATION DES FIGURES 10 D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatif et sur lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique, en coupe longitudinale, d'une vanne pour circuit de carburant d'un moteur d'aéronef du type tiroir/fourrure 15 selon l'art antérieur, - la figure 2 représente une vue schématique partielle, en coupe longitudinale, d'une vanne pour circuit de carburant d'un moteur d'aéronef du type tiroir/fourrure selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2a représente une vue de détail de la vanne illustrée à la figure 2, 20 - la figure 3 représente une vue en perspective du tiroir de la vanne illustrée à la figure 2, et - la figure 4 représente une vue de face du tiroir illustré à la figure 3. DESCRIPTION DETAILLEE 25 La figure 2 illustre un exemple de vanne 20 pour circuit de carburant d'un moteur d'aéronef. La vanne 20 comprend en particulier un fourreau 21, à l'intérieur duquel est ménagé un tiroir 22 s'étendant selon un axe longitudinal 23. Le fourreau 21 comprend deux chambres de commande 231, 232 permettant d'induire un déplacement du tiroir 22 selon l'axe longitudinal 23 en 30 fonction d'un différentiel de pression entre ces deux chambres. Le fourreau 21 3050508 5 comprend en outre une chambre intermédiaire formée d'une première chambre 24 munie d'une entrée de carburant 25 et d'une deuxième chambre 26 munie d'une sortie de carburant 27, la première et la deuxième chambres 24, 26 étant reliées l'une à l'autre via un conduit 28. 5 Le tiroir 22 s'étend entre les deux chambres de commande 231, 232, dans la chambre intermédiaire. Le tiroir 22 comprend une partie intermédiaire rétrécie 32 s'étendant entre deux parties cylindriques d'extrémité 29, 31, une première partie d'extrémité 29 étant séparée de la partie intermédiaire rétrécie 32 par un épaulement 36 10 présentant une surface 37 agencée globalement perpendiculairement par rapport à l'axe longitudinal 23. La partie intermédiaire rétrécie 32 comporte, dans le prolongement de l'épaulement 36, au moins une portion cylindrique 34. La partie intermédiaire rétrécie 32 peut en outre comporter une portion tronconique 35 reliant la portion cylindrique 34 à la deuxième partie d'extrémité 31 du tiroir 22. 15 Le tiroir 22 se déplace selon l'axe longitudinal 23 sous l'effet du différentiel de pression entre les deux chambres de commande 231, 232, entre une position de fermeture dans laquelle la première partie d'extrémité 29 du tiroir 22 obstrue le conduit 28 de sorte à empêcher l'écoulement de carburant depuis l'entrée de carburant 25 vers la sortie de carburant 27, et une position d'ouverture dans 20 laquelle la première partie d'extrémité 29 du tiroir 22 libère le conduit 28 de sorte à autoriser l'écoulement de carburant depuis l'entrée de carburant 25 vers la sortie de carburant 27. En position d'ouverture, le changement brutal de section entre la première partie d'extrémité 29 et la partie intermédiaire rétrécie 32 entraîne la génération d'un jet de carburant sur la partie intermédiaire rétrécie 32. 25 L'épaulement 36 comprend au moins une rainure 38 qui s'étend radialement depuis la surface cylindrique 30 de la première partie d'extrémité 29, en direction de l'axe longitudinal 23. La rainure 38 assure une recirculation du carburant devant l'épaulement (zone de recirculation 40) et ainsi la génération d'un jet de carburant sur la portion cylindrique 34 de la partie intermédiaire rétrécie 32, lorsque du carburant s'écoule le long de la première partie d'extrémité 29 en 3050508 6 direction de la partie intermédiaire rétrécie 32 et de la deuxième partie d'extrémité 31. La rainure 38 permet de réduire l'effet de la pression du carburant sur le tiroir 22. La rainure 38 comprend une surface 39 disposée globalement 5 perpendiculairement à l'axe longitudinal 23, en retrait de la surface 37 de l'épaulement 36 par rapport à la deuxième partie d'extrémité 31. La zone de recirculation 40 de carburant ainsi formée est positionnée sous le jet de carburant, c'est-à-dire entre le jet de carburant et le tiroir 22. Les tourbillons de carburant générés au niveau de la zone de recirculation 40 de 10 carburant permettent de limiter l'angle avec lequel le jet de carburant arrive sur la partie intermédiaire rétrécie 32, et ainsi de s'assurer que le jet de carburant arrive sur la portion cylindrique 34 et non sur la portion tronconique 35 de la partie intermédiaire rétrécie 32. De plus, la recirculation de carburant permet de réduire l'effet de la pression du carburant sur le tiroir 22. 15 On comprendra qu'en raison de la forme cylindrique de la portion cylindrique 34, le jet de carburant n'applique sur la portion cylindrique 34 aucun effort axial tendant à déplacer longitudinalement le tiroir 22, et que dans ce cas la seule composante axiale appliquée sur le tiroir 22 correspond à des forces de frottement du carburant. Ces forces de frottement étant négligeables, la force de 20 jet est ainsi considérablement limitée. Au contraire, sans la rainure 38 et sans la zone de recirculation 40, le jet de carburant risquerait d'atteindre la portion tronconique 35 de la partie intermédiaire rétrécie 33, générant de ce fait un effort axial perturbant le positionnement du tiroir 22. Par ailleurs, contrairement à l'état de la technique qui tendait à compenser l'écart de quantité de mouvement entre 25 l'entrée et la sortie de la vanne, la présente invention tend à ne générer aucun écart de quantité de mouvement entre l'entrée et la sortie 25, 27 de la vanne 20. De préférence, la rainure 38 se prolonge longitudinalement depuis l'épaulement 36 sur la portion cylindrique 34 de la partie intermédiaire rétrécie 32. La rainure 38 a pour effet d'éviter les turbulences dans le flux de carburant, 3050508 7 lorsque la vanne 20 est en position d'ouverture, et ainsi limiter les phénomènes de battement de tiroir. La rainure 38 présente, au niveau de la portion cylindrique 34, un fond 41 globalement plan, le jet de carburant généré par la rainure 38 atteignant ladite 5 portion cylindrique au niveau du fond 41 de ladite rainure 38. Le tiroir 22 comprend par exemple deux rainures 38 ménagées diamétralement l'une par rapport à l'autre. La rainure 38 présente en outre un congé de raccordement 381 entre la surface 39 de la rainure 38 et le fond 41 de ladite rainure 38 configurée pour 10 entretenir la recirculation du carburant dans la zone de recirculation 40. Pour cela, le congé de raccordement 381 est dimensionné de sorte à entretenir la recirculation du carburant dans la zone de recirculation 40. Le congé de raccordement 381 facilite la mise en mouvement du carburant au niveau de la zone de recirculation 40 et donc la recirculation du carburant dans ladite zone de 15 recirculation 40. La rainure 38 peut en outre être munie d'une marche 42 s'étendant dans le prolongement de la surface cylindrique 30 de la première partie d'extrémité 29, de sorte à accélérer la recirculation du carburant dans la zone de recirculation 40. La marche 42 forme une protubérance agencée de préférence sur toute la largeur de 20 la rainure 38. La marche 42 est représentée plus en détail sur la figure 2a. En accélérant la recirculation de carburant dans la zone de recirculation 40, l'effort généré par la pression du carburant dans la zone de recirculation 40 sur la surface 39 de la rainure 38 est limité. Il est ainsi possible de réduire d'autant plus l'effort axial généré sur le tiroir 22 et notamment de compenser les forces de 25 frottement générées par l'écoulement du carburant sur le tiroir 22. La marche 42 s'étend depuis l'épaulement 36 sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal 23. Autrement dit, la marche 42 est agencée sensiblement perpendiculairement à l'épaulement 36. On entend par « sensiblement parallèlement » ou « sensiblement perpendiculairement », parallèle ou 30 perpendiculaire aux erreurs près, c'est-à-dire à 10° près. 3050508 8 La vanne 20 et plus spécifiquement le tiroir 22 présentent l'avantage de réduire les forces de jet qui s'appliquent sur le tiroir 22 en formant une zone de recirculation 40 de carburant au moyen de la rainure 38 et en s'assurant que le jet de carburant généré par l'épaulement 36 arrive sur la portion globalement 5 cylindrique 34 du tiroir 22. La vanne permet donc d'éviter que l'écoulement du carburant applique un effort axial sur le tiroir 22. REVENDICATIONS1. Tiroir (22) pour vanne de circuit de carburant (20) d'un moteur d'aéronef s'étendant selon un axe longitudinal (23), et comprenant une partie intermédiaire rétrécie (32) s'étendant entre deux parties cylindriques d'extrémité (29, 31), une première partie d'extrémité (29) étant séparée de la partie intermédiaire rétrécie (32) par un épaulement (36) présentant une surface (37) agencée globalement perpendiculairement à l'axe longitudinal (23), la partie intermédiaire rétrécie (32) comportant elle-même, dans le prolongement de l'épaulement (36), au moins une portion cylindrique (34), le tiroir étant caractérisé en ce que l'épaulement (36) comprend au moins une rainure (38) qui s'étend radialement depuis la surface cylindrique (30) de la première partie d'extrémité (29), en direction de l'axe longitudinal (23), et qui forme une zone de recirculation (40) de carburant qui assure la génération d'un jet de carburant sur la portion cylindrique (34) de la partie intermédiaire rétrécie (32), lorsque du carburant s'écoule le long de la première partie d'extrémité (29) en direction de la partie intermédiaire rétrécie (32) et de la deuxième partie d'extrémité (31). 2. Tiroir (22) selon la revendication 1, dans lequel la rainure (38) se prolonge longitudinalement depuis l'épaulement (36) sur la portion cylindrique (34) de la partie intermédiaire rétrécie (32) et dans lequel la rainure (38) présente, au niveau de ladite portion cylindrique, un fond (41) globalement plan, le jet de carburant généré par la rainure (38) atteignant ladite portion cylindrique au niveau du fond (41) de ladite rainure (38). 3. Tiroir (22) selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la rainure (38) est munie d'une marche (42) s'étendant dans le prolongement de la surface cylindrique (30) de la première partie (29), de sorte à accélérer la recirculation du carburant dans la zone de recirculation (40). 3050508 10 4. Tiroir (22) selon la revendication 3, dans lequel la marche (42) s'étend sensiblement perpendiculairement depuis la surface (37) de l'épaulement (36). 5 5. Vanne (20) pour circuit de carburant d'un moteur d'aéronef, comprenant un fourreau (21) à l'intérieur duquel est ménagé un tiroir (22) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, ledit fourreau (21) comprenant deux chambres de commande (231, 232) entre lesquelles s'étend le tiroir (22) et une chambre intermédiaire munie d'une entrée de carburant (25) et d'une sortie de carburant 10 (27) dans laquelle s'étendent les première et deuxième parties d'extrémité (29, 31) et la partie intermédiaire rétrécie (32) du tiroir (22), le tiroir (22) étant configuré pour se déplacer relativement au fourreau (21) sous l'effet d'une différence de pression entre les deux chambres de commande (231, 232), entre une position de fermeture dans laquelle le tiroir (22) obstrue l'entrée de carburant (25), et une 15 position d'ouverture dans laquelle le tiroir libère l'entrée de carburant (25). 6. Circuit de carburant de turbomachine d'aéronef comprenant une vanne (20) selon la revendication 5. 20 7. Ensemble comportant une turbomachine d'aéronef et un circuit de carburant selon la revendication 6. 8. Aéronef comprenant une turbomachine reliée à un circuit de carburant selon la revendication 6.