FR3055664A1

FR3055664A1 - Unite de dosage de carburant pour turbomachine

Info

Publication number: FR3055664A1
Application number: FR1658171A
Authority: FR
Inventors: Guylain OZZELLO; Pascal ROLLAND
Original assignee: Safran Power Units SAS
Current assignee: Safran Power Units SAS
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2016-09-02
Publication date: 2018-03-09
Anticipated expiration: 2036-09-02
Also published as: GB201714059D0; US10450965B2; GB2556158A; FR3055664B1; US20180066591A1; GB2556158B

Abstract

L'invention concerne une unité de dosage et de répartition de carburant (10) qui comporte notamment un tiroir (20) et un jeu de fentes (41) configurés avec des géométries, dimensions et positions telles que : - dans une première plage de déplacement du tiroir, la section de passage (31) qui alimente le port de sortie de la rampe de démarrage est ouverte progressivement avec le déplacement du tiroir (20), tandis que la section (41) du jeu de fentes qui alimente le port de sortie de la rampe principale est fermée, - puis, dans une seconde plage de déplacement du tiroir (20), la section (41) du jeu de fentes qui alimente le port de sortie (42) de la rampe principale est ouverte progressivement avec le déplacement du tiroir, tandis que la section de passage (31) qui alimente le port de sortie de la rampe de démarrage est maintenue ouverte.

Description

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION

La présente invention concerne le domaine des systèmes carburant des turbomachines, et plus particulièrement les systèmes de dosage du carburant nécessaire au démarrage et à l'alimentation d'une chambre de combustion de turbomachine, en amont de dispositifs d'injection constitués d'une pluralité d'injecteurs de démarrage et d'injecteurs principaux de carburant.

L'invention concerne plus précisément les systèmes d'injection à double circuit d'injection de carburant, qui comprennent une rampe d'injection pilote ou rampe de démarrage, délivrant un débit de carburant permanent optimisé pour les bas régimes, ainsi qu'une rampe d'injection périphérique ou rampe principale qui délivre un débit de carburant intermittent optimisé pour les hauts régimes. Ces systèmes d'injection ont été développés pour permettre une meilleure adaptation de l'injection d'air et de carburant aux différents régimes de fonctionnement des chambres de combustion et notamment lors des phases de démarrage.

ETAT DE L'ART ANTERIEUR

Un système carburant classique, situé en amont d'une chambre de combustion de turbomachine, peut comprendre les éléments suivants ici cités dans le sens de l'écoulement du carburant d'amont en aval : un réservoir de carburant pour le stockage du carburant, une pompe basse pression BP assurant l'alimentation du carburant issu du réservoir, une unité de filtration du carburant, une pompe haute pression HP, une unité de dosage du flux total de carburant délivré aux injecteurs usuellement nommée FMU (pour Fuel Metering Unit) délivrant en sortie un flux total de carburant éventuellement réparti en aval entre plusieurs rampes d'injection, un circuit d'alimentation en carburant effectuant éventuellement cette répartition, et un ensemble d'injecteurs à combustible disposés sur une chambre de combustion du turbomoteur vers lesquels débouche ledit circuit d'alimentation en carburant.

Dans le cas de systèmes carburant dotés de plusieurs ensembles d'injecteurs, par exemple une rampe d'injecteurs de démarrage et une rampe d'injecteurs principaux, le carburant est délivré à ces deux ensembles d'injecteurs de façon non simultanée, en fonction du régime de la turbomachine. Par exemple, pendant le démarrage de la turbomachine, seule la rampe d'injecteurs de démarrage est alimentée en carburant, afin d'obtenir une pression suffisante permettant une bonne pulvérisation du faible débit de démarrage, ce qui permet l'allumage de la chambre de combustion et son maintien allumé. Par la suite, dès lors que le carburant provenant des injecteurs de démarrage brûle d'une manière régulière et satisfaisante, du carburant est en outre fourni aux injecteurs principaux qui viennent compléter l'injection de démarrage, lorsque la demande en carburant du turbomoteur augmente.

Une solution connue pour réaliser cette alimentation différée des rampes de démarrage et principale, à partir d'un même flux de carburant mis sous pression par la pompe à haute pression et dosé par une unité de dosage, consiste à piloter l'ouverture du circuit alimentant la rampe principale par un clapet répartiteur. En position fermée dudit clapet répartiteur, seule la rampe de démarrage est alimentée par le flux total que dose l'unité de dosage, et après ouverture du clapet (piloté par l'augmentation de pression induit par l'augmentation de débit nécessaire à la machine), la rampe principale est également alimentée. Une telle architecture du système carburant présente cependant le désavantage de causer une dispersion importante en termes de débit unitaire injecté par injecteur, c'est-à-dire de débit volumique observé en sortie d'une buse d'injection de carburant, entre les injecteurs de démarrage et les injecteurs principaux. L'usage d'un clapet répartiteur, sans élément régulateur de débit supplémentaire, pour piloter l'alimentation en carburant de la rampe principale ne permet pas le contrôle précis de la répartition du débit total délivré par l'unité de dosage entre injecteurs de démarrage et injecteurs principaux. Avec cette architecture, la répartition de débit carburant entre les rampes d'injection est uniquement fonction des performances du clapet répartiteur et de la perméabilité des rampes.

Pour éviter l'apparition d'hétérogénéités de température dans la chambre de combustion, susceptibles d'impacter la durée de vie des parties chaudes, le concepteur doit veiller à ce que les injecteurs de carburant soient distribués de façon équidistante en entrée de chambre de combustion, mais aussi à ce que l'écart de débit unitaire entre les injecteurs de la rampe de démarrage et les injecteurs de la rampe principale soit le plus réduit possible. Une valeur d'écart maximal de 10% sur l'ensemble des injecteurs constitue un critère connu de l'homme du métier. Or il est constaté qu'avec des systèmes à unité de dosage et clapet répartiteur, fonctionnant selon le principe décrit précédemment, l'écart maximal entre débits unitaires des injecteurs de démarrage et principaux est très supérieur à 10% sur une large plage de débit carburant délivré en sortie de pompe haute pression. Dans le document FR. 3017414 déposé au nom de la Demanderesse, est proposée la mise en œuvre d'un système carburant pour turbomachine adapté au cas où l'injection de carburant dans la chambre de combustion doit se faire de manière différée sur une rampe de démarrage et une rampe principale, permettant de répartir le flux total de carburant entre les deux rampes. Ce système carburant comprend notamment, en aval d'une unité de dosage du flux total de carburant (Fuel Metering Unit), une valve de division du débit total entre un circuit d'alimentation de la rampe de démarrage et un circuit d'alimentation de la rampe principale. Dans un mode de réalisation, la division de ce débit total s'effectue par le déplacement axial d'un tiroir mobile doté de fentes permettant d'ajuster la section d'admission de la canalisation menant à la rampe de démarrage ainsi que la section d'admission de la canalisation menant à la rampe principale. Le tiroir peut être commandé par un système de type servovalve.

Ce système, ainsi que d'autres systèmes de l'art antérieur mettant en œuvre des unités de division de débit semblables, présente l'avantage de permettre un réglage fin du rapport entre les débits de carburant délivrés aux rampes de démarrage et principale, à travers le contrôle du rapport entre les sections d'admission correspondantes. Cette solution nécessite cependant l'ajout d'un dispositif supplémentaire au sein du système carburant, à savoir une valve de division de débit séparée de l'unité de dosage de carburant et des circuits d'alimentation des rampes d'injection. Elle introduit donc une complexité et des coûts de mise en œuvre additionnels, ainsi que, de façon cruciale dans le domaine des turbomachines aéronautiques, un encombrement spatial supplémentaire.

Par ailleurs, des solutions ont déjà été identifiées dans l'art antérieur pour effectuer le dosage d'un flux de carburant entrant ainsi que son partage sur plusieurs sorties de carburant. Par exemple, le système présenté dans le document US 4164962 réalise bien ces deux étapes, par l'association de deux valves en série en une même enceinte. Cependant, ce dispositif vise une équirépartition systématique du débit dosé entre les sorties, ce qui n'est pas adapté à toutes les configurations de rampes d'injection pour obtenir un débit unitaire uniforme entre tous les injecteurs, et l'implémentation de deux valves en série introduit une complexité et une variabilité de commande supplémentaires.

PRESENTATION DE L'INVENTION

Un des buts de l'invention est de proposer une unité de dosage de carburant intégrée au système carburant qui permette une meilleure mise à disposition du carburant dans la chambre de combustion qu'avec les solutions de l'état de la technique.

Un autre but de l'invention est de permettre un contrôle du débit unitaire injecteur, à savoir le débit volumique fourni par chacune des buses d'injection de carburant à la chambre de combustion.

Notamment, selon un aspect, l'invention vise à proposer une solution permettant un débit unitaire injecteur le plus uniforme possible en sortie des injecteurs de la rampe de démarrage comme en sortie de la rampe principale.

Un autre but également est de réduire au maximum la durée de la phase de transition pendant laquelle les injecteurs de la rampe de démarrage et ceux de la rampe principale ont des débits unitaires qui ne sont pas uniformes.

Un autre but encore de l'invention est de limiter l'encombrement et la complexité du système.

L'invention propose quant à elle une unité de dosage et de répartition de carburant, apte à commander l'alimentation en carburant d'une rampe d'injection de démarrage et d'une rampe d'injection principale dans une chambre de combustion de turbomachine, comportant un doseur multi-sorties (de technologie servovalve ou direct drive valve) comprenant dans un fourreau :

- un tiroir mobile (mu, suivant la technologie du doseur, en translation ou en rotation par un actionneur et piloté par un courant de commande provenant d'un calculateur de la turbomachine),

- un port d'alimentation du flux de carburant à répartir au moins entre la rampe d'injection de démarrage et la rampe d'injection principale (et servant également, dans le cas d'une servovalve deux étages, à l'alimentation du premier étage de commande de celle-ci),

- un premier port de sortie alimentant la rampe de démarrage à travers une section de passage sur une portée du tiroir,

- un régulateur régulant le différentiel de pression entre ce port de sortie et le port d'alimentation, afin d'obtenir un débit dosé fonction d'un courant de commande,

- un second port de sortie alimentant la rampe principale. Notamment, le second port de sortie est alimenté à travers un jeu de fentes qui est situé sur une portée du tiroir autre que celle où est située ladite section de passage du port de sortie alimentant la rampe de démarrage. Il est alimenté par ledit port de sortie alimentant la rampe de démarrage.

Ce jeu de fentes est plus ou moins découvert suivant la position du tiroir, de sorte que la section de passage définie par ledit jeu de fentes varie et la répartition de débit entre la rampe de démarrage et la rampe principale varie en fonction du courant de commande. Ainsi par exemple, en jouant sur la position du tiroir (et donc sur le débit dosé), le décalage entre les portées du tiroir et la position axiale des jeux de fentes, de la forme des fentes et le cas échéant les différences de perméabilités entre les deux rampes, il est possible de faire varier la seconde section de passage pour contrôler la répartition de débit. (Les différences de perméabilités entre les deux rampes sont en particulier liées au fait que sur la rampe de démarrage, on souhaite une forte pression au démarrage afin d'avoir une taille de goutte petite, tandis que sur la rampe principale, on recherche un compromis entre d'un côté la nécessité de limiter la pression dans la pompe afin d'augmenter sa durée de vie et de l'autre la nécessité d'éviter l'apparition de points chauds).

De cette façon, le premier jeu de fentes régule la totalité du débit injecté.

Le tiroir et le jeu de fentes peuvent en particulier être configurés avec des géométries, dimensions et positions telles que :

- dans une première plage de déplacement du tiroir, la section de passage qui alimente le port de sortie de la rampe de démarrage est ouverte progressivement avec le déplacement du tiroir, tandis que la section du jeu de fentes qui alimente le port de sortie de la rampe principale est fermée,

- puis, dans une seconde plage de déplacement du tiroir, la section du jeu de fentes qui alimente le port de sortie de la rampe principale est ouverte progressivement avec le déplacement du tiroir, tandis que la section de passage qui alimente le port de sortie de la rampe de démarrage est maintenue ouverte.

Dans un mode de réalisation, notamment, le tiroir et le jeu de fentes sont configurés avec des géométries, dimensions et positions telles que l'écart entre le débit unitaire des injecteurs de la rampe de démarrage et celui des injecteurs de la rampe principale est inférieur à 10% au-delà d'un seuil de débit carburant total donné.

Également, selon un autre aspect encore, le tiroir et le jeu de fentes sont configurés avec des géométries, dimensions et positions adaptées pour maintenir une pression minimale en entrée de rampe d'injection de démarrage lorsque la rampe principale commence son ouverture.

La pression minimale est par exemple de 2,5 bars, ou supérieure (préférentiellement de 5 bars ou plus).

Selon un autre aspect avantageux encore, l'invention propose notamment une unité de dosage de carburant dans laquelle l'orifice principal présente une géométrie spécifique visant à délimiter les zones successives suivantes le long de la course du tiroir sur son axe :

- une zone à gain de débit croissant au fil de l'ouverture de l'orifice,

- une zone à gain de débit décroissant,

- une zone où le débit augmente linéairement en fonction du déplacement du tiroir selon son axe.

L'invention concerne en outre un système carburant pour une turbomachine comprenant une unité de dosage du type proposé, ainsi qu'une turbomachine comprenant une chambre de combustion et un tel système carburant.

PRESENTATION DES FIGURES

D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée ci3055664 dessous décrivant un mode de réalisation de l'invention, ainsi qu'à la vue des figures suivantes non limitatives.

• La figure 1 représente de façon schématique l'architecture d'un système carburant alimentant une rampe de démarrage et une rampe principale, dans lequel une unité de dosage conforme à un mode de réalisation possible pour l'invention, peut être implémentée ;

• La figure 2 détaille la configuration d'une servovalve bi-sorties selon un mode de réalisation possible de l'invention, dans une configuration où ni la rampe d'injection de démarrage, ni la rampe d'injection principale ne sont alimentées ;

• La figure 3 illustre une autre configuration de servovalve possible, dans laquelle le tiroir est de type rotatif ;

• Les figures 4a à 4c sont des vues en coupe selon les lignes A-A, B-B et C-C ;

• La figure 5 illustre la géométrie d'un orifice principal d'une unité de dosage conforme à un mode de réalisation possible de l'invention ;

• La figure 6 compare graphiquement le taux de dispersion en débit unitaire injecteur obtenu pour une architecture système carburant de l'art antérieur, et pour une architecture de système carburant conforme à un mode de réalisation possible pour l'invention, sur une plage de débit total dosé en carburant s'étendant de 0 à 160 L/h ;

• Enfin, la figure 7 représente, sous forme de graphique, l'évolution pour le même système carburant, des pressions mesurées en entrée de rampe de démarrage et en entrée de rampe principale, sur une plage de débit total dosé en carburant de 0 à 140 L/h.

DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION

Le système carburant 1 représenté sur la Figure 1 comprend, d'amont en aval dans le sens de l'écoulement du carburant, un réservoir de carburant non représenté ici ;

une pompe basse pression non représentée ici, adaptée pour mettre sous pression du carburant du réservoir et fournir un flux de carburant 100 en entrée du système ;

un dispositif de filtration du carburant 5, muni d'un indicateur de pré-colmatage 8, pour éliminer de l'écoulement des matières en suspension et également muni d'un clapet 7 permettant de courtcircuiter le filtre si besoin ;

une pompe électrique (ou entraînée par le turbomoteur via une boîte relais) haute pression 6 pour délivrer un flux de carburant à haute pression en entrée de l'unité de dosage, avec un clapet de surpression protégeant le système contre les surpressions potentielles. ;

une unité de dosage 10, alimentée en carburant par la pompe haute pression, comprenant un filtre auto nettoyant 11, une servovalve bi-sorties 2 dont la structure est détaillée ci-après et débouchant sur le circuit d'alimentation en carburant de la chambre de combustion, et un régulateur de pression différentielle 12 ;

un circuit d'alimentation en carburant de la chambre de combustion, comprenant une rampe de démarrage 30 ici dotée de trois injecteurs, et une rampe principale 40 ici dotée de six injecteurs.

La servovalve 2 (Figure 2) prend en son entrée de pression 54 une partie du le flux total de carburant fourni par la pompe électrique 6 l'autre partie étant bypassé par le régulateur de pression différentielle 12 vers l'entrée de la pompe (dérivation 12a sur la figure 1).

Le débit dosé alimente sélectivement :

d'une part, par un port de sortie 33, la rampe d'injection de démarrage 30, et

- d'autre part, par un port de sortie 42, la rampe d'injection principale 40.

Le régulateur de pression différentielle 12 régule une différence de pression quasi constante aux bornes de l'orifice de dosage de la servovalve et bypasse l'excès de débit délivré par la pompe en entrée de celle-ci.

La rampe de démarrage 30 est adaptée pour fournir un flux de carburant à la chambre de combustion de manière continue pendant le fonctionnement du moteur. Elle assure en particulier le déclenchement du processus de combustion du carburant dans la chambre lors de l'allumage du moteur. La rampe principale 40 est adaptée pour fournir un flux de carburant intermittent, destiné à compléter le débit fourni par la rampe de démarrage 30 et alimenter le processus de combustion. L'activation de la rampe principale 40 dépend du régime de la turbomachine.

Plus particulièrement, la servovalve bi-sorties représentée sur la Figure 2 comprend, dans un fourreau (en l'occurrence linéaire), un tiroir à déplacement axial 20, dont la course sur son axe selon une direction X ajuste des sections de passage 31, 41 en entrée respectivement des ports de sortie 33 et 42. Ces sections de passage 31, 41 sont situées sur deux portées de tiroir différentes du fourreau du tiroir 20.

Ainsi que cela sera détaillé plus loin, la section de passage 41 est définie par un jeu de fentes de formes et dimensions variables choisies pour faire coïncider la courbe de débit unitaire de la rampe de démarrage 30 et celle de la rampe principale 40. La section 31 peut être une section rectangulaire classique ou être elle-aussi constituée par un jeu de fentes de formes et dimensions variables.

Une branche de dérivation 32a s'étend entre le port de sortie 31 et une section d'admission 32 interposée entre les sections 31 et 41. Lorsque le port de sortie 33 est alimenté et que la section d'admission 41 est ouverte par le tiroir 20, la branche de dérivation 32a alimente l'orifice principal 42 si celui-ci est lui-même ouvert par le tiroir 20.

Le débit Q traversant une section de passage de carburant est fonction d'une part d'un coefficient de proportionnalité Ks qui dépend en particulier de la surface de ladite section de passage, et d'autre part de la différence de pression ΔΡ entre les parties amont et aval de cette section de passage, selon la loi Q = Ks*VÂP.

Le différentiel de pression aux bornes de la section 31 étant régulé par le régulateur de pression 12, la totalité du débit est dosé via cette section de passage, la deuxième section de passage 41 prélevant une portion de ce débit pour l'acheminer à 40.

En ajustant les sections d'admission (ou sections de passage) 31 et 41, le tiroir 20 ajuste les débits de carburant observés au niveau des sorties 33 et 42.

La servovalve 2 fonctionne selon des modalités connues de l'homme du métier.

Elle présente un étage de commande 60, dans lequel un moteurcouple commandé électriquement crée une action mécanique sur une palette 21. Elle présente également un étage de puissance 70 réalisant l'action attendue du système sur les flux et les débits de carburant. Par la variation de sa position sur une direction parallèle à la direction X, la palette 21 génère une pression différentielle sur les côtés 23, 24 du tiroir, et provoque ainsi la mise en mouvement du tiroir 20 sur son axe.

L'étage de puissance 70 comprend des entrées de pression 52, 54 et un retour de pression 53, la partie de débit alimentant le premier étage de servovalve étant traitée par un filtre 22. L'entrée de pression 52 constitue le point d'alimentation dans le système du flux de carburant à doser (ainsi que le débit du premier étage) et à répartir entre les rampes 30, 40.

Le tiroir mobile 20 est capable de prendre plusieurs configurations en fonction de sa position selon la direction X, régulant ainsi les sections d'admission 31et 41 et leur caractère passant ou non pour le flux de carburant alimentant l'entrée 54.

Dans une première configuration, qui est celle représentée sur la figure 2, la section 31 et la section 41 sont obstruées par le tiroir 20. Ainsi, dans cette première configuration, les rampes d'injection 30 et 40 ne sont pas alimentées.

Lorsque le tiroir 20 se déplace axialement vers la gauche selon la direction X, il libère progressivement la section 31. Dans une première phase, l'orifice 41 reste obstrué : le carburant circule uniquement à travers le port de sortie 33 qui alimente la rampe de démarrage 30. En outre, le caractère variable de la section d'admission de l'orifice 31 en fonction du déplacement axial du tiroir 20 permet de faire varier le débit délivré à la rampe de démarrage 30.

Lorsque le déplacement du tiroir se poursuit, la section d'admission de l'orifice 41 est progressivement ouverte. Dans cette configuration, les trois orifices 31, 32, 41 sont passants pour le flux de carburant. Ainsi, le flux total de carburant passe par l'orifice de démarrage 31, puis se divise en deux flux. Le premier flux atteint le port de sortie 33 et alimente donc la rampe de démarrage 30, et le second flux passe par le canal de dérivation 32a, puis par la section de passage 41 pour atteindre le port de sortie 42 et la rampe principale 40. Les deux rampes 30 et 40 sont donc alimentées.

Lors d'une séquence d'allumage du moteur de turbomachine, le tiroir 20 passe ainsi d'abord de la première configuration à la deuxième, durant une phase de démarrage. Pendant cette phase, l'enjeu est de fournir du carburant à une pression suffisamment élevée pour démarrer la combustion dans la chambre de combustion malgré un débit total faible fourni par la pompe 6. La mise en route de l'injection principale assurée par la rampe principale 40 peut ensuite être requise pour atteindre un régime moteur plus important, correspondant pour le tiroir 20 à un passage de la deuxième configuration à la troisième.

Le mode de réalisation qui vient d'être décrit utilise un tiroir à mouvement de translation.

On a illustré sur les figures 3 et 4a à 4c un exemple de mode de réalisation avec un tiroir 20, qui en l'occurrence est un tiroir rotatif.

La valve est de type DDV (ou « Direct Drive Valve » selon la terminologie anglo-saxonne). Elle comporte un ensemble de commande 60 à moteur électrique et module résolveur, par exemple R.VDT.

Cet ensemble de commande et son moteur entraine en rotation le tiroir rotatif 20.

Le jeu des encoches 20a (figures 4a, 4c) ménagées sur ledit tiroir 20 permet, selon la position angulaire du piston 20 de faire communiquer le port d'alimentation 54 avec le cas échéant le port de sortie 33 qui alimente la rampe de démarrage, puis, via la dérivation 32a, avec la section d'admission 41 du port de sortie 42 qui alimente la rampe principale.

Pour optimiser au mieux l'écart entre le débit unitaire des injecteurs de la rampe de démarrage et celui des injecteurs de la rampe principale, la section 41 peut être définie, le long de la course du tiroir, par différentes fentes successives dont les géométries correspondent à des gains de débit distincts.

Par exemple, la section 41 comprend trois fentes 43, 44 et 45 (Figure 5):

- une fente 43 trapézoïdale de petite base Ll, de grande base L2 et de hauteur Cl, de sorte à ce que la section d'admission de la fente 43 soit libérée de plus en plus rapidement au fil de la course du tiroir 20 sur son axe X lors du passage à la troisième configuration (ou autour de son axe de rotation), et donc de sorte à obtenir un gain de débit carburant croissant,

- une fente 44 trapézoïdale de grande base L2, de petite base L3 et de hauteur C2, de sorte à ce que la section d'admission de la fente 44 soit libérée de plus en plus lentement au fil de la course du tiroir 20 sur son axe X lors du passage à la troisième configuration, et donc de sorte à obtenir un gain de débit carburant décroissant,

- une fente 45 rectangulaire de longueur C3 selon l'axe X et de largeur L3, de sorte à ce que le débit carburant varie linéairement en fonction du déplacement du tiroir selon son axe X.

À titre indicatif, le tableau ci-dessous propose un exemple de dimensions pour ces trois fentes :

Longueur	Mesure (mm)
Cl	0,10
C2	0,10
C3	0,35
L1	1,00
L2	2,00
L3	0,20

Une telle géométrie permet de concilier différents objectifs antagonistes :

- elle permet une ouverture rapide de l'orifice principal 41 pour équilibrer au plus tôt les débits unitaires des injecteurs des rampes de démarrage 30 et principale 40 lors du passage à la troisième configuration,

- elle garantit une pression minimale (par exemple 5 bars) à même d'assurer une bonne qualité de pulvérisation au niveau de la rampe de démarrage 30, malgré la baisse de pression enregistrée au niveau de cette rampe lors de la transition vers la troisième configuration où la rampe principale 40 commence à être alimentée.

Elle permet en outre un écart entre les débits unitaires en sortie d'injecteur inférieur à 10% sur une majeure partie de la plage de débit possible.

D'autres géométries et dimensionnement sont bien entendu possibles.

Notamment, les fentes peuvent être rectangulaires ou de formes plus complexes.

Également, il est de la même façon possible (en complément ou indépendamment de l'utilisation d'une section d'admission vers le port d'alimentation de la rampe principale comportant plusieurs fentes de géométries distinctes) de jouer sur la géométrie et le dimensionnement de la section d'admission vers le port d'alimentation de la rampe de démarrage.

La Figure 6 illustre les performances obtenues avec un système du type de celui qui vient d'être décrit au regard de cet objectif, comparativement à un système à architecture connue, où un clapet répartiteur commutant entre une position ouverte et une position fermée, placé en amont de la rampe d'injection principale, opère la répartition du débit total dosé par une unité de dosage entre les rampes d'injection et commande le passage de la phase de démarrage à la phase où la rampe d'injection principale est alimentée en carburant.

Notamment, la Figure 6 compare graphiquement l'écart entre les débits unitaires injecteur obtenu pour ces deux systèmes, sur une plage de débit total dosé en carburant s'étendant de 0 à 160 L/h.

Les courbes 210 et 220 représentent les débits unitaires d'une part des injecteurs de la rampe de démarrage 30 et d'autre part des injecteurs de la rampe principale 40 dans le cas de l'unité de dosage de la figure 2 et de l'orifice principal décrit en référence à la figure 3.

Les courbes 230 et 240 représentent les débits unitaires des injecteurs de la rampe de démarrage et des injecteurs de la rampe principale dans le cas du système à clapet répartiteur.

La courbe 250 représente quant à elle, en fonction du débit total, l'écart de débit unitaire entre injecteurs de démarrage et principaux dans le cas de l'unité de dosage de la figure 2 et de l'orifice principal décrit en référence à la figure 3. La rampe d'injection principale est alimentée à partir d'un débit total fourni à la chambre de combustion de 20 L/h ; on constate une phase de transition limitée entre l'état où seule la rampe de démarrage est alimentée en carburant et l'état où la rampe principale est également alimentée, avec une uniformisation rapide des débits unitaires injecteurs. On observe notamment que l'écart de débit unitaire injecteur est inférieur à 10% pour tout débit total dosé supérieur à 37 L/h.

La courbe 260 correspond à la courbe 250, mais dans le cas d'un système à clapet répartiteur. La courbe d'écart de débit n'est jamais supérieure à 10%.

Enfin, on a représenté sur la Figure 7 les pressions observées en entrée de rampes d'injection pour un système conforme à l'invention, sur une plage de débit total dosé s'étendant de 0 à 140 L/h.

La courbe 310 illustre la pression en entrée de rampe de 5 démarrage, et la courbe 320 illustre la pression en entrée de rampe principale.

La rampe d'injection principale est, là encore, alimentée à partir d'un débit total dosé de 20 L/h ; on constate que pour un débit total dosé supérieur à ce seuil, une pression minimale de 5 bar en entrée de rampe de démarrage est assurée par le système, ce qui permet de garantir une bonne qualité de pulvérisation au niveau de la rampe de démarrage sur toute la durée de la transition de la phase de démarrage à un régime moteur plus élevé.

Claims

Revendications

1. Unité de dosage et de répartition de carburant (10), apte à commander l'alimentation en carburant d'une rampe d'injection de démarrage et d'une rampe d'injection principale dans une chambre de combustion de turbomachine, comportant un doseur multi-sorties (2) comprenant dans un fourreau :

- un tiroir mobile (20),

- un port (54) d'alimentation du flux de carburant à répartir au moins entre la rampe d'injection de démarrage (30) et la rampe d'injection principale (40),

- un premier port de sortie (33) alimentant la rampe de démarrage à travers une section de passage sur une portée du tiroir,

- un régulateur (12) régulant le différentiel de pression entre ce port de sortie et le port d'alimentation, afin d'obtenir un débit dosé fonction d'un courant de commande,

- un second port de sortie (42) alimentant la rampe principale, dans lequel le second port de sortie (42) est alimenté à travers un jeu de fentes (41), ledit jeu de fentes (41) étant situé sur une portée du tiroir autre que celle où est située ladite section de passage du port de sortie alimentant la rampe de démarrage et étant alimenté par ledit port de sortie (42) alimentant la rampe de démarrage, ledit jeu de fentes (41) étant plus ou moins découvert suivant la position du tiroir (20), de sorte que la section de passage définie par ledit jeu de fentes varie et la répartition de débit entre la rampe de démarrage et la rampe principale varie en fonction du courant de commande, le tiroir (20) et le jeu de fentes (41) étant configurés avec des géométries, dimensions et positions telles que :

- dans une première plage de déplacement du tiroir, la section de passage (31) qui alimente le port de sortie de la rampe de démarrage est ouverte progressivement avec le déplacement du tiroir (20), tandis que la section (41) du jeu de fentes qui alimente le port de sortie de la rampe principale est fermée,

- puis, dans une seconde plage de déplacement du tiroir (20), la section (41) du jeu de fentes qui alimente le port de sortie (42) de la rampe principale est ouverte progressivement avec le déplacement du tiroir, tandis que la section de passage (31) qui alimente le port de sortie de la rampe de démarrage est maintenue ouverte.
2. Unité de dosage et de répartition de carburant selon la revendication

1, caractérisée en ce que le tiroir et le jeu de fentes sont configurés avec des géométries, dimensions et positions telles que l'écart entre le débit unitaire des injecteurs de la rampe de démarrage et celui des injecteurs de la rampe principale est inférieur à 10% au-delà d'un seuil de débit carburant total donné.
3. Unité de dosage et de répartition de carburant selon la revendication

2, caractérisée en ce que le tiroir et le jeu de fentes sont configurés avec des géométries, dimensions et positions adaptées pour maintenir une pression minimale en entrée de rampe d'injection de démarrage (30) lorsque la rampe principale (40) commence son ouverture.
4. Unité de dosage et de répartition de carburant selon la revendication

3, caractérisée en ce que la pression minimale est de 2,5 bars ou supérieure.
5. Unité de dosage et de répartition de carburant selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le jeu de fentes (41) présente la succession de fentes suivantes :

- une fente (43) à gain de débit croissant au fil de l'ouverture de l'orifice,

- une fente (44) à gain de débit décroissant,

- une fente (45) où le débit augmente linéairement en fonction du déplacement du tiroir selon son axe (X).
6. Unité de dosage et de répartition de carburant selon l'une des 5 revendications précédentes, caractérisée en ce que le tiroir mobile est à déplacement linéaire.
7. Unité de dosage et de répartition de carburant selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le tiroir mobile est de

10 type rotatif.
8. Système carburant pour une turbomachine comprenant une unité de dosage et de répartition selon l'une des revendications précédentes.

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9. Turbomachine comprenant une chambre de combustion et un système carburant selon la revendication 8.

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