Brevet FR3124223A1 — publié le 20221223

L'invention concerne un système de pompe à carburant comportant une pompe d'étage de démarrage et une pompe d'étage principal. Du carburant est alimenté à la pompe d'étage de démarrage à de plus faibles régimes moteur. À mesure que le régime moteur augmente, le système de carburant restreint le carburant vers la pompe d'étage de démarrage par l'intermédiaire d'une vanne de régulation de pression et la pompe d'étage principal prend le relais. Une vanne d'arrêt commandée électroniquement limite la quantité de carburant alimenté à la vanne de régulation de pression et, en conséquence, à la pompe d'étage de démarrage lorsqu'elle est fermée en guise de dispositif de protection vis-à-vis d'un fonctionnement de la pompe d'étage de démarrage à des régimes moteur dangereux. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Dispositif de protection pour pompe à carburant ARRIÈRE-PLAN Les pompes centrifuges à grande vitesse ont des avantages distincts pour minimiser le poids et le coût de fabrication de la pompe à carburant d'un moteur d'aéronef. Pour ces raisons, les concepteurs de systèmes de carburant ont cherché à incorporer la pompe centrifuge à grande vitesse dans les systèmes de carburant de moteurs d'aéronef. Ces tentatives se sont avérées le plus souvent inadéquates en raison de l'incapacité de la pompe centrifuge à grande vitesse à mettre en œuvre un démarrage de moteur. En particulier, la pompe centrifuge à grande vitesse ne fournit pas un écoulement suffisant et une pression suffisante à une faible vitesse d'entraînement. Ainsi, une assistance par une deuxième pompe de moteur ou une pompe de démarrage est généralement utilisée pour mettre en œuvre le démarrage de moteur. Dans la plupart des cas, la deuxième pompe de moteur ou pompe de démarrage augmente à la fois le poids et le coût du système, ce qui remet en cause les raisons pour utiliser la pompe centrifuge à grande vitesse. D'autres problèmes découlent de la nécessité de dégager la pompe de démarrage de façon à créer une quantité excessive d'énergie de pompage qui doit être absorbée sous forme de chaleur dans le système de carburant. RÉSUMÉ Certains aspects de la description concernent un système de carburant de moteur d'aéronef incluant une pompe centrifuge à grande vitesse (« la pompe d'étage principal ») et une pompe de démarrage (« la pompe d'étage de démarrage »). Le système de pompe à carburant est configuré pour fonctionner dans un mode de démarrage et un mode d'exploitation. Lorsqu'on se trouve dans le mode de démarrage, la pompe d'étage de démarrage fournit un écoulement et une pression de carburant au moteur. Le système de pompe à carburant effectue une transition vers le mode d'exploitation par l'intermédiaire d'une vanne de régulation de pression lorsque la pression de sortie de la pompe d'étage principal dépasse la pression de sortie de la pompe d'étage de démarrage. Une vanne d'arrêt disposée en amont de la vanne de régulation de pression inhibe en outre un écoulement de carburant vers la pompe d'étage de démarrage. Dans certaines implémentations, la vanne d'arrêt est sollicitée en position fermée. Dans certaines implémentations, la vanne d'arrêt est commandée électroniquement. Par exemple, la vanne d'arrêt peut être actionnée pour s'ouvrir par un organe de commande électronique couplé électriquement à la vanne d'arrêt. Dans certains exemples, l'organe de commande électronique peut ouvrir la vanne d'arrêt lorsque le moteur atteint un régime prédéterminé. Dans certaines implémentations, le système de pompe à carburant inclut une dérivation autour de ou à travers la vanne d'arrêt. La dérivation fournit un orifice de prélèvement par l'intermédiaire duquel un écoulement limité peut passer. L'orifice de prélèvement est dimensionné pour permettre le passage d'une quantité suffisante de carburant pour refroidir la pompe régénérative, mais pour empêcher le passage d'une quantité suffisante de carburant pour créer une pression de carburant au sein de la pompe régénérative. Dans certains exemples, un éjecteur aspire le carburant limité à partir de la pompe régénérative pour faciliter un refroidissement de la pompe régénérative. Différents aspects supplémentaires de l'invention seront indiqués dans la description qui suit. Les aspects de l'invention peuvent concerner des caractéristiques individuelles et des combinaisons de caractéristiques. Il est entendu que la description générale qui précède et la description détaillée suivante sont fournies à titre d'exemple et d'explication uniquement et ne sont pas limitatives des grands concepts inventifs sur lesquels les modes de réalisation décrits ici sont basés. Les dessins annexés, qui sont incorporés dans la description et en sont partie intégrante, illustrent plusieurs aspects de la présente invention. Une brève description des dessins est la suivante : La est un diagramme schématique d'un système de pompe à carburant configuré conformément aux principes de la présente description pour fonctionner dans un mode de démarrage et un mode d'exploitation, le système de pompe à carburant incluant une vanne d'arrêt commandée électroniquement en amont d'une vanne de régulation de pression menant à une entrée d'une pompe d'étage de démarrage, le système de pompe à carburant étant montré dans le mode de démarrage ; La montre le système de pompe à carburant dans le mode d'exploitation ; et La est un graphique montrant comment la vitesse d'entraînement de pompe influence la pression de sortie à la fois de la pompe d'étage principal et de la pompe d'étage de démarrage du système de pompe à carburant des et 2. 1 Système de pompe comprenant : une pompe régénérative ayant une entrée et ayant une sortie couplée fluidiquement à un système de carburant en aval par l'intermédiaire d'un clapet antiretour et d'une ligne de sortie, la pompe régénérative étant entraînée en rotation par un arbre d'entraînement ; une vanne de régulation de pression ayant une entrée et une sortie, la sortie de la vanne de régulation de pression étant disposée en amont de l'entrée de la pompe régénérative, la vanne de régulation de pression incluant un piston de pression de sortie configuré pour réguler un écoulement de fluide entre l'entrée de la vanne de régulation de pression et la sortie de la vanne de régulation de pression, le piston de pression de sortie étant équilibré entre un ressort et une surface recevant une pression de sortie provenant de la sortie de la pompe régénérative ; et une vanne d'arrêt disposée en amont de l'entrée de la vanne de régulation de pression, la vanne d'arrêt étant commandée électroniquement pour commuter entre un état ouvert et un état fermé, la vanne d'arrêt permettant un écoulement de fluide vers l'entrée de la vanne de régulation de pression lorsqu'on se trouve dans l'état ouvert, la vanne d'arrêt inhibant un écoulement de fluide vers l'entrée de la vanne de régulation de pression lorsqu'on se trouve dans l'état fermé. 2 Système de pompe selon la revendication 1, comprenant en outre : un capteur de vitesse configuré pour mesurer une vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement ; et un organe de commande électronique connecté électriquement à la vanne d'arrêt, l'organe de commande électronique configuré pour envoyer un signal de transition à la vanne d'arrêt sur la base d'une entrée provenant du capteur de vitesse. 3 Système de pompe selon la revendication 1, comprenant en outre un chemin de fluide de dérivation au-delà de la vanne d'arrêt, le chemin de fluide de dérivation étant configuré pour limiter un écoulement de fluide vers l'entrée de la vanne de régulation de pression. 4 Système de pompe selon la revendication 3, dans lequel la vanne d'arrêt inclut une vanne à bille et le chemin de fluide de dérivation est formé par un orifice de prélèvement défini à travers la vanne à bille. 5 Système de pompe selon la revendication 3, comprenant en outre un éjecteur ayant une entrée, une sortie, et une lumière de balayage, l'entrée de l'éjecteur étant couplée fluidiquement à la ligne de sortie, la lumière de balayage étant couplée fluidiquement à la sortie de la pompe régénérative. 6 Système de pompe selon la revendication 1, comprenant en outre un éjecteur ayant une entrée, une sortie, et une lumière de balayage, l'entrée de l'éjecteur étant couplée fluidiquement à la ligne de sortie, la lumière de balayage étant couplée fluidiquement à la sortie de la pompe régénérative. 7 Système de pompe selon la revendication 1, comprenant en outre : un capteur de pression configuré pour mesurer une pression de carburant au sein de la ligne de sortie ; et un organe de commande électronique connecté électriquement à la vanne d'arrêt, l'organe de commande électronique configuré pour envoyer un signal de transition à la vanne d'arrêt sur la base d'une entrée provenant du capteur de pression. 8 Système de pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre une pompe d'étage principal ayant une entrée et ayant une sortie couplée fluidiquement à la ligne de sortie par l'intermédiaire d'un clapet antiretour respectif, dans lequel la vanne d'arrêt effectue une transition vers l'état fermé lorsqu'une pression de sortie au niveau de la sortie de la pompe d'étage principal atteint la pression de sortie au niveau de la sortie de la pompe régénérative. 9 Système de pompe selon la revendication 8, dans lequel la vanne d'arrêt effectue une transition vers l'état ouvert lorsque la pression de sortie au niveau de la sortie de la pompe d'étage principal est inférieure à la pression de sortie au niveau de la sortie de la pompe régénérative. 10 Système de pompe selon la revendication 8, dans lequel la pompe d'étage principal est une pompe centrifuge.