Alimentación de carburante de un motor de aeronave.

Dispositivo de alimentación de carburante a un motor de aeronave,

que comprende un sistema de bombeo que comprende:

- una bomba centrífuga (100) arrastrada por acoplamiento mecánico con el motor, que tiene una entrada de baja presión que recibe carburante de la aeronave y una salida de alta presión; y

- un grupo de bombeo de asistencia (110) de mando eléctrico que tiene una entrada unida al circuito de carburante de la aeronave, para facilitar en su salida carburante a una presión mínima predeterminada,

caracterizado porque está previsto un circuito (120) de regulación de caudal de carburante al cual están unidas las salidas de la bomba centrífuga (100) y del grupo de bombeo de asistencia (110), comprendiendo el circuito (120) de regulación de caudal de carburante un dispositivo (122; 222; 322) de medición de caudal de carburante, una válvula (124) de apertura variable gobernada y un sistema de mando unido al dispositivo de medición de caudal y a la válvula para gobernar ésta en función de un valor de consigna de caudal de carburante que hay que facilitar al motor,

y porque el sistema de bombeo comprende una compuerta antirretroceso (102) insertada entre la salida de la bomba centrífuga y la salida del grupo de bombeo de asistencia (110),

siendo alimentado de carburante el circuito (120) de regulación de caudal por el sistema de bombeo de tal modo que la presión del carburante facilitada al circuito de regulación es la más elevada de las facilitadas en paralelo en sus respectivas salidas por la bomba centrífuga (100) y el grupo de bombeo de asistencia (110).

Alimentación de carburante de un motor de aeronave La invención se refiere a un dispositivo de alimentación de carburante de un motor de aeronave, en particular, pero no de modo exclusivo, a un motor de avión de turbina de gas.

De modo corriente, un dispositivo de alimentación de este tipo comprende habitualmente una bomba volumetrica de engranajes arrastrada por el motor por intermedio de una caja de arrastre de accesorios acoplada a un arbol del motor. La bomba volumetrica recibe carburante que viene de un circuito de carburante del avión por intermedio de una bomba de cebado. Una valvula de dosificación de mando electrohidraulico esta montada en un conducto de alimentación que une la salida de la bomba volumetrica a una camara de combustión del motor. Un circuito de retorno de carburante con una valvula de derivación de apertura variable gobernada esta conectado entre la salida y la entrada de la bomba volumetrica. La valvula de derivación es gobernada hidraulicamente para mantener la perdida de carga a traves de la valvula de dosificación en un valor constante o casi constante que permita facilitar el caudal deseado de carburante correspondiente a la posición de la valvula de dosificación. Una valvula de sobrevelocidad o de sobreempuje del motor puede estar montada en un conducto de alimentación en serie o en derivación con la valvula de dosificación para mandar una disminución del caudal de carburante en respuesta a la detección de una velocidad o un empuje excesivos que se pueden traducir en un fallo de la valvula de dosificación o de su mando. Una valvula de corte esta generalmente prevista en serie con las valvulas de dosificación y de sobrevelocidad para apagar el motor por interrupción de la alimentación de carburante por mando directo a partir de un puesto de pilotaje. Podra referirse en particular a los documentos EP 1 355 054 y US 2004/0117102.

Se ha propuesto tambien alimentar de carburante un motor de turbina de gas por medio de una bomba centrffuga que permita facilitar carburante a una presión determinada en función de la velocidad de rotación de la bomba. El documento EP 1 344 917 muestra la utilización de una bomba centrffuga de este tipo que es arrastrada por un motor electrico bajo el mando de un circuito electr6nico de mando, lo que permite regular la velocidad de la bomba, por tanto la presión del carburante a la salida de esta. Este mismo documento muestra tambien una bomba electrica de engranajes que funciona en paralelo con la bomba centrffuga para asegurar una función de cebado y facilitar permanentemente un caudal mfnimo de carburante, estando alimentadas la bomba centrffuga y la bomba volumetrica por una bomba de cebado de baja presión.

El documento US 3 946 551 muestra un dispositivo de alimentación de carburante con una bomba de aletas de mando electrico montada en serie con una bomba centrffuga arrastrada por el motor. La bomba de aletas de mando electrico tiene la función de poner el carburante a una presión de valor necesario durante el arranque del motor (asistencia al arranque) y de asegurar la dosificación del carburante. Un montaje de este tipo presenta varios inconvenientes. Funcionando permanentemente la bomba de aletas de mando electrico para asegurar la dosificación, esta debe presentar una gran cilindrada para aceptar el caudal maximo de carburante. Asf pues, esta debe estar dimensionada en consecuencia. Ademas, con una bomba de gran cilindrada, la precisión de la dosificación a baja velocidad de rotación es menor, mientras que se requiere tambien una regulación precisa en fase de arranque. Por otra parte, en caso de averfa de la bomba de aletas, no hay dosificación de carburante.

El documento "Patent Abstracts of Japan" vol. 200, nO 02, de 29 de febrero del 2000 (JP 11 303 652) muestra un circuito de alimentación de carburante a una turbina de gas con dos bombas montadas en paralelo, una bomba principal arrastrada por la turbina de gas y una bomba secundaria arrastrada por motor electrico. La bomba secundaria es utilizada para el arranque en frfo mientras que la bomba principal puede ser utilizada en caso de arranque en caliente. No hay indicación sobre la bomba principal ni sobre una eventual conmutación de funcionamiento entre las bombas.

En cuanto al documento EP 0 657 651, este muestra una asociación de una bomba centrffuga y de una bomba de asistencia al arranque, siendo esta ultima arrastrada mecanicamente en un mismo arbol que la bomba centrffuga. Una puesta fuera de circuito de la bomba de asistencia obliga a vaciar esta para no dejar carburante que se estanque y se caliente en un equipo rotatorio a alta velocidad. El arrastre mecanico de la bomba de asistencia y la necesidad de vaciarla complican la realización del grupo de bombeo.

Por el documento EP 0 377 292 se conoce, por otra parte, un dispositivo de alimentación de carburante gaseoso a una turbina con regulación del caudal de gas por una valvula de apertura variable gobernada que recibe el gas puesto a presión constante.

Objeto y resumen de la inveneian La invención tiene por objetivo facilitar un dispositivo de alimentación de carburante a un motor de aeronave con una mejor optimización en terminos de masa y de consumo de potencia en comparación con el estado de la tecnica.

Este objetivo se consigue gracias a un dispositivo de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1.

La utilización de una bomba centrffuga arrastrada por acoplamiento mecanico mas bien que por motor electrico permite utilizar lo mejor posible la potencia mecanica facilitada por el motor al evitar una transformación intermedia en energfa electrica, inevitable fuente de perdida de rendimiento y de aumento de masa.

El grupo de bombeo de asistencia permite suplir a la bomba centrffuga cuando su arrastre por el motor es inexistente o insuficiente para facilitar la presión de carburante mfnima al circuito de regulación de caudal de carburante.

De acuerdo con un modo de realización preferido del dispositivo de alimentación, el grupo de bombeo de asistencia comprende una bomba volumetrica y una compuerta de sobrepresión que tiene una primera entrada unida a la salida de la bomba volumetrica, una segunda entrada unida al circuito de carburante de la aeronave y una salida unida a la entrada de la bomba volumetrica, poniendo la compuerta en comunicación su primera entrada con su salida cuando la diferencia de presión entre su primera entrada y su segunda entrada excede de un umbral predeterminado.

Preferentemente, entonces, la entrada de la bomba volumetrica queda unida a la salida a alta presión de la bomba centrffuga.

De acuerdo con otro modo de realización preferido del dispositivo de alimentación, el grupo de bombeo de asistencia comprende una segunda bomba centrffuga y un circuito de mando electrico para arrastrar la segunda bomba centrffuga a una velocidad que permita facilitar la citada presión mfnima predeterminada.

De acuerdo con otro modo de realización preferido del dispositivo de alimentación, el grupo de bombeo de asistencia comprende una bomba regenerativa en lugar de la bomba volumetrica del primer modo de realización.

La elección del tipo de bomba de asistencia estara ligada al tipo de aeronave. Asf, este ultimo modo de realización preferido esta destinado de modo mas particular a las aeronaves que tengan una turbina de gas situada por encima del depósito (tales como los helic6pteros, hidroaviones, etc.) .

Preferentemente, estan previstos medios de parada del grupo de bombeo de asistencia cuando la presión de carburante facilitada al circuito de regulación de caudal o cuando el regimen del motor sobrepasa un umbral de presión o de regimen predeterminado.

Pueden estar previstos medios de rearranque del grupo de bombeo de asistencia cuando la presión de carburante facilitada al circuito de regulación de caudal o el regimen del motor se hacen inferiores a un umbral de presión o de regimen predeterminado.

Debido a que el dispositivo de regulación de caudal de carburante comprende un dispositivo de medición de caudal de carburante y una valvula de apertura variable gobernada, así como un sistema de mando unido al dispositivo de medición de caudal y a la valvula para gobernar esta en función de un valor de consigna de caudal de carburante, la regulación del caudal no necesita por tanto circuito de retorno de carburante con valvula de derivación entre la salida y la entrada de la bomba principal de alimentación.

El dispositivo de medición... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de alimentación de carburante a un motor de aeronave, que comprende un sistema de bombeo que comprende:

una bomba centrffuga (100) arrastrada por acoplamiento mecanico con el motor, que tiene una entrada de baja presión que recibe carburante de la aeronave y una salida de alta presión; y un grupo de bombeo de asistencia (110) de mando electrico que tiene una entrada unida al circuito de carburante de la aeronave, para facilitar en su salida carburante a una presión mfnima predeterminada, caracterizado porque esta previsto un circuito (120) de regulación de caudal de carburante al cual estan unidas las salidas de la bomba centrffuga (100) y del grupo de bombeo de asistencia (110) , comprendiendo el circuito (120) de regulación de caudal de carburante un dispositivo (122; 222; 322) de medición de caudal de carburante, una valvula (124) de apertura variable gobernada y un sistema de mando unido al dispositivo de medición de caudal y a la valvula para gobernar esta en función de un valor de consigna de caudal de carburante que hay que facilitar al motor, y porque el sistema de bombeo comprende una compuerta antirretroceso (102) insertada entre la salida de la bomba centrffuga y la salida del grupo de bombeo de asistencia (110) , siendo alimentado de carburante el circuito (120) de regulación de caudal por el sistema de bombeo de tal modo que la presión del carburante facilitada al circuito de regulación es la mas elevada de las facilitadas en paralelo en sus respectivas salidas por la bomba centrffuga (100) y el grupo de bombeo de asistencia (110) .

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el grupo de bombeo de asistencia (110) comprende una bomba volumetrica (112) y una compuerta de sobrepresión (116) que tiene una primera entrada unida a la salida de la bomba volumetrica, una segunda entrada unida al circuito de carburante de la aeronave y una salida unida a la entrada de la bomba volumetrica, poniendo en comunicación la compuerta de sobrepresión su primera entrada con su salida cuando la diferencia de presión entre su primera entrada y su segunda entrada excede de un umbral predeterminado.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, en el cual la entrada de la bomba volumetrica (112) esta unida a la salida a alta presión de la bomba centrffuga (100) .

4. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 y 3, en el cual la bomba volumetrica es reemplazada por una bomba regenerativa.

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el grupo de bombeo de asistencia comprende una segunda bomba centrffuga (212) y un circuito de mando electrico (214, 215) para arrastrar a la segunda bomba centrffuga a una velocidad que permita facilitar la citada presión mfnima predeterminada.

6. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comprende un circuito (115) de mando de parada del grupo de bobeo de asistencia (110) cuando la presión de carburante facilitada al circuito de regulación de caudal o el regimen del motor sobrepasan un umbral de presión o de regimen predeterminado.

7. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende un circuito (115) de mando de rearranque del grupo de bombeo de asistencia (110) cuando la presión de carburante facilitada al circuito de regulación de caudal o el regimen del motor se hacen inferiores a un umbral de presión o de regimen predeterminado.

8. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual el dispositivo de medición de caudal es un caudalfmetro masico (122) y el sistema de mando gobierna la valvula en función de un valor de consigna de caudal masico de carburante.

9. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el cual la valvula (124) es una valvula de mando directo gobernada electricamente.

10. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el cual el sistema de mando comprende un bucle local de realimentación (132) unido directamente al dispositivo de medición de caudal (122) y a la valvula (124) .

11. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual el dispositivo de medición de caudal es un caudalfmetro volumetrico (222) .

12. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual el dispositivo de medición de caudal es un dispositivo (322) que permite una medición de caudal a partir del conocimiento de la cafda de presión y de la sección de paso a traves de este dispositivo.

13. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el cual el circuito de regulación de caudal de carburante comprende: un dispositivo (122; 222; 322) de medición del caudal de carburante en un conducto de alimentación de carburante, una primera valvula (124) de apertura variable gobernada montada en el conducto de alimentación,

un sistema de mando unido al dispositivo de medición de caudal y a la primera valvula para gobernar esta con el fin de facilitar al motor un caudal de carburante deseado, una segunda valvula (134) de apertura variable gobernada montada en el conducto de alimentación en serie con la primera, y medios de mando de la segunda valvula que permiten facilitar al motor un caudal de carburante reducido ajustable 10 en respuesta a una detección de sobrevelocidad o sobreempuje del motor.

14. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 13, en el cual la primera y la segunda valvulas (124, 134) son valvulas de mando directo gobernadas electricamente.