Brevet FR3101613A1 — publié le 20210409

TITRE DE L’INVENTION : DISPOSITIF DE PROTECTION D’UN ÉLÉMENT D’UN SYSTÈME DE CONDITIONNEMENT D’AIR CONTRE UN CONTACT AVEC UN OBJET INDESIRABLE L’invention concerne un dispositif de protection d’un élément d’un système de conditionnement d’une cabine d’un véhicule de transport aérien ou ferroviaire contre un contact avec un objet indésirable, ledit dispositif comprenant : un corps cylindrique (10) adapté pour pouvoir être monté en amont de l’élément à protéger sur la conduite d’air (8) ; au moins une paire de grilles (14, 15) s’étendant chacune partiellement respectivement dans un premier et deuxième plan transversal dudit corps cylindrique (10) de manière à définir deux plans transversaux distincts formés chacun d’une portion grillée délimitée par une desdites grilles de la paire de grilles (14, 15) permettant le blocage de l’objet indésirable et d’une portion non grillée adjacente permettant la libre circulation d’air vers ladite sortie d’air (12) à destination de ladite conduite d’air (8). Figure pour l’abrégé : figure 1 DISPOSITIF DE PROTECTION D’UN ÉLÉMENT D’UN SYSTÈME DE CONDITIONNEMENT D’AIR CONTRE UN CONTACT AVEC UN OBJET INDÉSIRABLE Domaine technique de l’invention L’invention concerne un dispositif de protection d’un élément d’un système de conditionnement d’air d’une cabine d’un véhicule de transport aérien ou ferroviaire contre un contact avec un objet extérieur, du type glace, débris, caillou, ou un objet produit par le système de conditionnement d’air tel qu’un glaçon ou un objet issu de la cabine en recirculation dans le système de conditionnement d’air, tel que des poussières, cheveux, etc. Arrière-plan technologique Dans tout le texte, le terme « cabine » désigne tout espace intérieur d’un véhicule de transport aérien ou ferroviaire dont la pression et/ou la température de l’air doit être contrôlée. Il peut s’agir d’une cabine pour passagers, du cockpit de pilotage d’un aéronef, d’une soute, et de manière générale de toute zone du véhicule qui nécessite un air à une pression et/ou une température contrôlée. Dans tout le texte, le terme « élément » d’un système de conditionnement d’air désigne tout élément constitutif du système de conditionnement. Il peut s’agir d’une conduite de circulation d’air ou d’une partie de conduite, d’un équipement du système de conditionnement ou d’une partie d’un tel équipement, d’un accessoire du système ou d’une partie d’accessoire. A titre d’exemple non limitatif, un tel élément est par exemple un ventilateur, une conduite, notamment une conduite en composite, un échangeur de chaleur, une roue de compresseur, une vanne de régulation, etc. Un système de conditionnement d’air d’une cabine d’un véhicule de transport, tel que par exemple un aéronef, comprend de manière connue un dispositif de prélèvement d’un air comprimé, plus connu sous la dénomination d’air bleed, sur au moins un compresseur d’un moteur de l’aéronef (tel que par exemple un moteur propulsif ou un moteur auxiliaire de l’aéronef), une turbomachine à cycle à air comprenant au moins un compresseur et une turbine couplés mécaniquement l’un à l’autre, ledit compresseur comprenant une entrée d’air alimentée par l’air bleed et une sortie d’air, et ladite turbine comprenant une entrée d’air et une sortie d’air reliée à ladite cabine, pour pouvoir l’alimenter en air à pression et température contrôlées. Il est également fréquent que la turbomachine à cycle à air porte sur son arbre un ventilateur qui s’étend dans un canal de circulation d’un air dynamique, prélevé à l’extérieur de l’aéronef, plus connu sous l’acronyme d’air RAM. Le système comprend également en général au moins un échangeur de chaleur agencé dans le canal de circulation d’air dynamique et destiné à refroidir l’air bleed par le flux d’air RAM prélevé à l’extérieur de l’aéronef. Lorsque le système de conditionnement d’air utilise une entrée d’air dynamique destinée uniquement à refroidir l’air bleed, l’échangeur de chaleur principal fait office de protection des composants sensibles du système de conditionnement d’air, tels que le ventilateur de la turbomachine logée dans le canal de circulation d’air RAM ou les tuyaux en composite du système. En revanche, lorsque le système de conditionnement d’air utilise cet air dynamique, non seulement pour le refroidissement d’air bleed, mais également comme source d’air de conditionnement (c’est-à-dire que l’air dynamique forme la source d’air qui est compressé par des compresseurs dédiés pour former l’air bleed), les compresseurs dédiés sont directement exposés au flux d’air RAM, et notamment aux différents objets que ce flux d’air RAM prélevé à l’extérieur du véhicule de transport est susceptible de transporter (glace, caillou, débris divers, etc.). Pour assurer cette protection, il est connu d’agencer dans les conduites d’alimentation de l’étage de compression, des grilles qui s’étendent en travers des conduites pour bloquer les objets indésirables véhiculés par le flux d’air. L’un des inconvénients de cette solution est que la grille génère des pertes de charge. En outre, dans le cas d’une application aéronautique, les grilles sont susceptibles de givrer à haute altitude de sorte qu’il est nécessaire de prévoir des moyens pour chauffer les grilles pour éviter l’obstruction totale des conduits. La même problématique se rencontre dans les architectures de système de conditionnement d’air qui prévoient une recirculation d’air évacué de la cabine. En particulier, un air à température négative peut être soufflé dans cet air de recirculation. Aussi, des glaçons peuvent se former et sont susceptibles d’endommager les éléments du système agencés en aval. A ce jour, des grilles de protection sont utilisées, mais ces grilles créent un risque d’obturation du système par accumulation de poussières ou de cheveux notamment en provenance de la cabine conditionnée par le système. Il existe donc un besoin de disposer d’un dispositif de protection d’un élément sensible d’un système de conditionnement d’air contre le contact avec un objet indésirable. Dans tout le texte, l’expression « objet indésirable » désigne un objet qui circule dans le flux d’air du système de conditionnement d’air sans participer au conditionnement d’air et susceptible d’endommager ou d’encrasser le système de conditionnement d’air. A titre d’exemple non limitatif, un tel objet indésirable peut être un caillou, un morceau de glace, un débris quelconque aspiré par une écope ou une entrée pariétale d’admission d’air à pression dynamique dans le système de conditionnement d’air, ou des poussières, des cheveux, etc. évacués de la cabine vers une conduite de recirculation d’air, ou même un morceau de glace produit par le système de conditionnement d’air en fonction des conditions de fonctionnement. Objectifs de l’invention L’invention vise à fournir un dispositif de protection d’un élément d’un système de conditionnement d’air d’une cabine d’un véhicule de transport aérien ou ferroviaire contre un contact avec un objet extérieur, du type glace, débris, caillou, ou un objet produit par le système de conditionnement d’air tel qu’un glaçon, voire un objet issu de la cabine en recirculation dans le système de conditionnement d’air, tel que des poussières, cheveux, etc. L’invention vise en particulier à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un tel dispositif qui présente une maintenance aisée et limitée. L’invention vise également à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un tel dispositif qui limite les pertes de charges au sein du système de conditionnement d’air au sein duquel il est agencé. L’invention vise également à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un tel dispositif qui soit peu sensible au colmatage de résidus qui proviennent de la cabine tels que des cheveux, des poussières, etc. L’invention vise enfin à fournir un système de conditionnement d’air d’une cabine d’un véhicule de transport aérien ou ferroviaire équipé d’un dispositif de protection selon l’invention. Pour ce faire, l’invention concerne un dispositif de protection d’un élément d’un système de conditionnement d’air d’une cabine d’un véhicule de transport aérien ou ferroviaire contre un contact avec un objet indésirable, du type glaçon, débris, caillou, susceptible d’être véhiculé par un flux d’air au sein d’une conduite d’air du système. Le dispositif selon l’invention est caractérisé en ce qu’il comprend : un corps cylindrique s’étendant le long d’une direction longitudinale, adapté pour pouvoir être monté en amont de l’élément à protéger sur la conduite d’air du système de conditionnement d’air susceptible de véhiculer un objet indésirable et comprenant une entrée d’air et une sortie d’air, au moins une paire de grilles s’étendant chacune partiellement respectivement dans un premier et deuxième plan transversal dudit corps cylindrique de manière à définir deux plans transversaux distincts formés chacun d’une portion grillée délimitée par une desdites grilles de la paire de grilles permettant le blocage de l’objet indésirable et d’une portion non grillée adjacente permettant la libre circulation d’air vers ladite sortie d’air à destination de ladite conduite d’air. Le dispositif selon l’invention permet ainsi de bloquer tout objet indésirable, du type glaçon, débris, caillou, susceptible d’être véhiculé par un flux d’air au sein d’une conduite d’air du système, sans néanmoins perturber fortement l’écoulement du flux d’air dans la mesure où chaque grille ne s’étend que partiellement dans la section de passage du flux d’air formé par le corps cylindrique du dispositif selon l’invention. Les premier et deuxième plans transversaux formés par les grilles qui s’étendent partiellement dans le passage du flux d’air à travers le corps cylindrique sont espacés l’un de l’autre le long de la direction longitudinale. Un dispositif selon l’invention peut donc équiper une conduite d’air en amont d’un élément d’un système de conditionnement d’air à protéger tout en garantissant le fonctionnement nominal (ou quasi nominal) du système de conditionnement d’air. Avantageusement et selon l’invention, lesdites grilles de la paire de grilles sont agencées en quinconce de telle sorte que la portion non grillée dudit premier plan transversal s’étend au moins partiellement en regard de la portion grillée dudit deuxième plan transversal et inversement. Ainsi, un éventuel objet indésirable, du type glaçon, débris, caillou, véhiculé par le flux d’air vient percuter l’une des grilles du dispositif, et le flux d’air peut poursuivre son chemin en passant à travers la portion non grillée adjacente du plan transversal et en partie à travers la grille qui retient l’objet indésirable. En outre, un dispositif selon cette variante permet d’augmenter la probabilité de bloquer un objet indésirable par l’une des grilles du dispositif dans la mesure où les grilles sont agencées en quiconque de sorte que si l’objet n’est pas bloqué par la première grille (du fait de sa position dans le flux d’air), il est bloqué par la deuxième grille agencée en aval et en quinconce de cette première grille. En outre, même en cas d’encrassage important des grilles, par exemple par des cheveux véhiculés par une conduite de recirculation d’air de la cabine, le flux d’air peut toujours circuler par les passages non grillés des différents plans transversaux. Avantageusement et selon l’invention, la somme des surfaces couvertes par les grilles est supérieure ou égale à la surface de la section de passage du flux d’air à travers le corps cylindrique. Cette variante avantageuse permet de garantir que l’objet indésirable est bien bloqué par l’une des grilles du dispositif dans la mesure où la somme des surfaces couvertes par les grilles est supérieure ou égale à la section de passage du flux d’air à travers le corps cylindrique. Ainsi, si l’objet n’est pas bloqué par la première grille (du fait de sa position dans le flux d’air), il est nécessairement bloqué par la deuxième grille agencée en aval de cette première grille. Avantageusement et selon l’invention, chaque grille s’étend sur la moitié de la section transversale de passage du flux d’air dudit corps cylindrique de telle sorte que la portion non grillée du premier plan transversal s’étende intégralement en regard de la portion grillée dudit deuxième plan transversal et inversement. Cette variante est un bon compromis entre la garantie de bloquer tout objet indésirable et l’encombrement interne du dispositif. Avantageusement, un dispositif selon l’invention comprend en outre au moins une troisième grille s’étendant partiellement dans un troisième plan transversal dudit corps cylindrique. Cette variante avantageuse permet de renforcer la capacité de blocage des objets indésirables par le dispositif. En particulier, si un objet parvient à échapper aux deux premières grilles du dispositif (en dépit notamment de l’agencement en quinconce des grilles et/ou de la surface couverte par la somme des surfaces de chacune des deux grilles de la paire de grille), la troisième grille assure le blocage de cet objet et empêche la poursuite de sa circulation vers l’élément du système à protéger. Avantageusement et selon cette variante, ladite troisième grille s’étend en regard de ladite première grille. Ainsi et selon cette variante, les trois grilles sont agencées en quinconce pour former un chemin tortueux qui assure le blocage de l’objet indésirable. Avantageusement et selon l’invention, chaque grille comprend des languettes longitudinales agencées à la périphérie de la grille, chaque languette comprenant des moyens de fixation de la grille à l’intérieur dudit corps cylindrique. Cette variante avantageuse permet de fixer les grilles à la paroi intérieure du corps cylindrique par l’intermédiaire de languettes de fixation. Cette variante permet notamment de faciliter la maintenance des grilles en permettant leur démontage et leur remplacement en cas de besoin. Avantageusement et selon l’invention, chaque grille est formée d’un treillis délimitant des croisillons ou des rainures parallèles. Bien entendu, d’autres formes de treillis peuvent être utilisées pour former la surface de blocage de l’objet indésirable. En particulier, et selon une variante avantageuse, la forme du treillis peut dépendre du type d’objets à bloquer. Par exemple, une application ferroviaire peut nécessiter un treillis différent du treillis d’une application aéronautique du fait de la forme et nature des débris rencontrés (à titre d’exemple, une application ferroviaire peut être davantage susceptible de rencontrer des gravillons issus du ballast de la voie sur laquelle circule le véhicule ferroviaire que pour une application aéronautique qui est plus susceptible de rencontrer des glaçons lors des vols en altitude). Avantageusement et selon l’invention, ledit treillis d’au moins une grille est non uniforme de manière à ce que cette grille puisse corriger une distorsion du flux d’air. Cette variante avantageuse permet ainsi de doter le dispositif selon l’invention, non seulement d’une fonctionnalité de protection d’un élément aval du système de conditionnement d’air, mais également d’une fonctionnalité d’uniformisation du flux d’air. L’invention concerne également un système de conditionnement d’air d’une cabine d’un véhicule de transport aérien ou ferroviaire comprenant au moins une conduite d’air et un élément susceptible d’être heurté par un objet indésirable, du type glaçon, débris, caillou, véhiculé par un flux d’air circulant au sein de cette conduite. Un système de conditionnement d’air selon l’invention est caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un dispositif de protection selon l’invention monté sur ladite conduite d’air en amont dudit élément. Les avantages et effets techniques du dispositif selon l’invention s’appliquent mutatis mutandis à un système de conditionnement d’air selon l’invention. L’invention concerne également un dispositif de protection d’un élément d’un système de conditionnement d’une cabine d’un véhicule de transport aérien ou ferroviaire et un système de conditionnement d’air équipé d’un tel dispositif, caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. Liste des figures D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère à la figure annexée dans laquelle : est une vue schématique en perspective d’un dispositif de protection selon un mode de réalisation de l’invention. Description détaillée d’un mode de réalisation de l’invention Sur la figure, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins d’illustration et de clarté. Dans toute la description détaillée qui suit en référence à la figure, sauf indication contraire, chaque composant d’un dispositif de protection selon l’invention est décrit tel qu’il est agencé lorsque le dispositif est logé dans une conduite de circulation d’air qui s’étend le long d’une direction, dite direction longitudinale, qui coïncide avec la direction le long de laquelle s’étend le corps cylindrique du dispositif de protection. En outre, les termes longitudinal, transversal et vertical sont utilisés à titre non limitatif en référence au trièdre L, T, V représenté sur la figure 1. La direction longitudinale correspond à la direction le long de laquelle s’étend le corps cylindrique. La direction verticale est la direction définie par la gravité. La direction transversale est la direction perpendiculaire à la direction longitudinale et à la direction verticale. Le dispositif de la figure 1 comprend un corps cylindrique 10 s’étendant le long de la direction longitudinale L, une entrée d’air 11 et une sortie d’air 12 qui débouche dans une conduite 8 d’un système de conditionnement d’air représentée en pointillés sur la figure 1. Le dispositif comprend en outre deux grilles 14, 15, agencées en quinconce dans le corps cylindrique 10, parallèles l’une à l’autre et qui s’étendent chacune respectivement dans un premier et deuxième plan transversal du corps cylindrique. Ainsi, un objet indésirable qui circule dans un flux d’air vers la conduite 8 de circulation d’air du système de conditionnement d’air rencontre soit la grille 14 du premier plan transversal, soit la grille 15 du deuxième plan transversal, agencé en aval du premier plan transversal, lors de son passage à travers le dispositif de protection selon l’invention. Selon le mode de réalisation des figures, le corps cylindrique est un cylindre à base circulaire et chaque grille présente la forme d’une demi-lune, c’est-à-dire qu’elle présente la forme d’un demi-cercle qui s’étend sur la moitié de la section droite transversale du corps cylindrique. Bien entendu, rien n’empêche de prévoir un corps cylindrique, au sens mathématique du terme, c’est-à-dire un solide engendré par une droite qui se déplace parallèlement à elle-même sur une génératrice, qui peut être autre que circulaire, et notamment carrée, ovale, etc. La forme du corps cylindrique est de préférence choisie en fonction de la conduite du système de conditionnement d’air sur laquelle le dispositif selon l’invention est destiné à être monté. Selon le mode de réalisation de la figure, chaque grille, aussi désignée dans la suite par les termes de grille demi-lune, est formée d’un treillis constitué d’une pluralité de rainures parallèles. Selon d’autres modes de réalisation, le treillis présente d’autres formes et peut notamment être non uniforme pour compenser une distorsion du flux d’air amont. En outre, chaque grille demi-lune comprend des languettes 17 longitudinales configurées pour recevoir un moyen de fixation du type rivet 18 ou vis permettant de solidariser la grille demi-lune dans la paroi intérieure du corps cylindrique. De préférence, chaque grille comprend trois languettes 17 permettant de former trois points de fixation de la grille sur le pourtour intérieur du corps cylindrique. Selon le mode de réalisation de la figure, le corps cylindrique comprend en outre un épaulement 20 radial comprenant une pluralité d’orifices 21 permettant de recevoir un élément amont du système de conditionnement d’air, tel qu’une conduite amont. Les grilles demi-lunes peuvent être faites en tout type de matériau, par exemple par impression additive. L’invention ne se limite pas au seul mode de réalisation représenté sur la figure. En particulier, le dispositif de protection peut comprendre une pluralité de grilles demi-lunes agencées en série dans le corps cylindrique pour former un chemin tortueux. En particulier et selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif de protection comprend trois grilles demi-lunes agencées en série et en quinconce dans le corps cylindrique. Dispositif de protection d’un élément d’un système de conditionnement d’air d’une cabine d’un véhicule de transport aérien ou ferroviaire contre un contact avec un objet indésirable, du type glaçon, débris, caillou, susceptible d’être véhiculé par un flux d’air au sein d’une conduite d’air (8) du système, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu’il comprend : - un corps cylindrique (10) s’étendant le long d’une direction longitudinale (L), adapté pour pouvoir être monté en amont de l’élément à protéger sur la conduite d’air (8) du système de conditionnement d’air susceptible de véhiculer un objet indésirable et comprenant une entrée d’air (11) et une sortie d’air (12), - au moins une paire de grilles (14, 15) s’étendant chacune partiellement respectivement dans un premier et deuxième plan transversal dudit corps cylindrique (10) de manière à définir deux plans transversaux distincts formés chacun d’une portion grillée délimitée par une desdites grilles de la paire de grilles (14, 15) permettant le blocage de l’objet indésirable et d’une portion non grillée adjacente permettant la libre circulation d’air vers ladite sortie d’air (12) à destination de ladite conduite d’air (8). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites grilles (14, 15) de la paire de grilles sont agencées en quinconce de telle sorte que la portion non grillée dudit premier plan transversal s’étend au moins partiellement en regard de la portion grillée dudit deuxième plan transversal et inversement. Dispositif selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la somme des surfaces couvertes par les grilles (14, 15) est supérieure ou égale à la surface de la section de passage du flux d’air à travers le corps cylindrique (10). Dispositif de protection selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque grille (14, 15) s’étend sur la moitié de la section transversale de passage du flux d’air dudit corps cylindrique (10) de telle sorte que la portion non grillée du premier plan transversal s’étende intégralement en regard de la portion grillée dudit deuxième plan transversal et inversement. Dispositif de protection selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins une troisième grille s’étendant partiellement dans un troisième plan transversal dudit corps cylindrique. Dispositif de protection selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite troisième grille s’étend en regard de ladite première grille. Dispositif de protection selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque grille (14, 15) comprend des languettes longitudinales (17) agencées à la périphérie de la grille, chaque languette comprenant des moyens de fixation (18) de la grille à l’intérieur dudit corps cylindrique (10). Dispositif de protection selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque grille (14, 15) est formée d’un treillis délimitant des croisillons ou des rainures parallèles. Dispositif de protection selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit treillis d’au moins une grille (14, 15) est non uniforme de manière à ce que cette grille puisse corriger une distorsion du flux d’air. Système de conditionnement d’air d’une cabine d’un véhicule de transport aérien ou ferroviaire comprenant au moins une conduite d’air et un élément susceptible d’être heurté par un objet indésirable, du type glaçon, débris, caillou, véhiculé par un flux d’air circulant au sein de cette conduite, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un dispositif de protection selon l’une des revendications 1 à 9 monté sur ladite conduite d’air en amont dudit élément.