Bomba de mezcla de gas con sección de inyección variable.

Bomba de mezcla de gas - especialmente de aire - con sección de inyección variable,

que comprende:

- un recinto (1) de mezcla de gas,

- desembocando en el recinto (1) de mezcla, un primer conducto (2) de alimentación del recinto (1) demezcla, de un gas, denominado gas de HP, llevado a una primera presión,

- desembocando en el recinto (1) de mezcla, un segundo conducto (3) de alimentación del recinto (1) demezcla de un gas, denominado gas de IP, llevado a una segunda presión diferente de dicha primera presión,

- conectado al recinto (1) de mezcla, un conducto (4) de salida de gas mezclado, denominado gas de salida,por el recinto (1) de mezcla, presentando dicho gas de salida una presión intermedia entre dicha primerapresión y dicha segunda presión, que depende de las proporciones de gas de HP y de IP entregadas alrecinto (1) de mezcla,

- un accionador (10) neumático dispuesto en dicho primer conducto (2) de alimentación de gas de HP,comprendiendo el accionador (10) neumático:

* un pistón (11) móvil solidario con un obturador (12) cuya posición en dicho primer conducto (2) dealimentación determina una sección de paso de gas de HP hacia el recinto (1) de mezcla, de manera queuna variación de posición de dicho pistón (11) implica una variación de esta sección de paso,

* una cámara (13) de control de dicho pistón (11) móvil alimentada a presión por un conducto (14) depresurización, de manera que la presión que prevalece en la cámara (13) de control determina la posiciónde dicho pistón (11) móvil,

- un circuito neumático, denominado circuito (20) de potencia, dispuesto entre una fuente de presión,denominada primera fuente (21) de presión, y dicho conducto (14) de presurización, estando adaptado elcircuito (20) de potencia para entregar una presión, denominada presión de control, a la cámara (13) decontrol por dicho conducto (14) de presurización,

caracterizada porque:

- el circuito (20) de potencia comprende por lo menos una válvula (22) de fuga dispuesta entre la primerafuente (21) de presión y el conducto (14) de presurización, adaptada para generar una fuga en el circuito (20)de potencia con un caudal de fuga ajustable cuyo valor determina la presión entregada a la cámara (13) decontrol del accionador (10) neumático,

y porque comprende:

- un motor (7) eléctrico adaptado para permitir el desplazamiento de dicha válvula (22) de fuga entre unaposición, denominada posición totalmente abierta, correspondiente a la abertura máxima de la válvula defuga, y una posición, denominada posición totalmente cerrada en la cual la presión entregada a la cámara decontrol es la presión de dicha primera fuente de presión,

- un sensor (45) de presión dispuesto en la salida de la bomba y adaptado para entregar una señal,denominada señal de medición de presión, representativa de la presión de dicho gas de salida,

- una unidad (8) eléctrica de control adaptada para recibir una señal de consigna representativa de un valorde presión de consigna que debe suministrar la bomba en la salida de la bomba y la señal de medición depresión entregada por el sensor (45) de presión, estando adaptada dicha unidad (8) eléctrica de control parasuministrar al motor (7) eléctrico, una orden adaptada para accionar una abertura/cierre de dicha (de dichas)válvula(s) (22) de fuga, de manera que se modifique el valor de la presión entregada a la cámara (13) decontrol de tal modo que dicho obturador (12) se pueda desplazar en dicho primer conducto (2), y que labomba suministre, en la salida de la bomba, un gas de salida a dicha presión de consigna.

Bomba de mezcla de gas con sección de inyección variable

[0001] La invención se refiere a una bomba de mezcla de gas – especialmente de aire – con sección de inyección variable.

Una bomba de mezcla de aire se utiliza, por ejemplo, en los sistemas de acondicionamiento de aire de aeronaves para suministrar un flujo de aire a presión constante en la salida de la bomba, a partir de dos flujos de aire de 10 presiones distintas. El documento FR 625267 da a conocer una bomba de la técnica anterior.

Se conoce también (consúltese por ejemplo el documento US 2003/0205049) una bomba con sección de inyección variable que comprende:

-un recinto de mezcla de aire,

- desembocando en el recinto de mezcla, un primer conducto de alimentación del recinto de aire, denominado aire de HP, llevado a una primera presión,

- desembocando en el recinto de mezcla, un segundo conducto de alimentación del recinto de aire, denominado aire de IP, llevado a una segunda presión, siendo dicha segunda presión inferior a dicha primera presión,

- un accionador neumático que comprende un pistón móvil dispuesto en el primer conducto de alimentación de aire de HP, estando adaptado el pistón móvil para ser desplazado entre una posición, denominada posición cerrada, en 25 la cual impide la circulación de aire de HP hacia el recinto de mezcla, y una posición, denominada posición abierta,

en la cual permite la circulación de aire de HP hacia el recinto de mezcla.

Una bomba de este tipo permite modificar la cantidad de aire de HP suministrada al recinto de mezcla de manera que se puede obtener, en la salida de la bomba, un aire mezclado a presión constante, cualquiera que sea la fase del 30 vuelo de la aeronave, es decir sea cuales fueren los valores de las presiones de aire en los conductos de HP y de IP.

Además, una bomba de este tipo permite limitar la cantidad de aire de HP extraída en los motores principales de la aeronave, y por lo tanto permite en particular mejorar las prestaciones y la fiabilidad de los motores principales, limitar los consumos de carburante y mejorar las prestaciones generales de una aeronave equipada con una bomba de mezcla

de este tipo.

La presión del aire en la salida del recinto de mezcla depende de las proporciones de aire de HP y de IP suministradas al recinto de mezcla. Estas proporciones dependen de la posición del pistón móvil en el conducto de alimentación del recinto de aire de HP. Así, el valor de la presión en la salida de la bomba depende directamente de la

posición del pistón móvil en el conducto de alimentación de aire de HP.

Según el documento US 2003/0205049, la posición del pistón móvil del accionador de control neumático en el conducto de alimentación del recinto de aire de HP se regula de manera automática por la presión del aire mezclado presente en la salida del recinto de mezcla. Para ello, el documento US 2003/0205049 prevé un pistón móvil accionado 45 en desplazamiento por un accionador que comprende un cuerpo de accionador adaptado para garantizar el guiado del pistón móvil. Este cuerpo de accionador comprende también una cámara de cierre alimentada por el aire extraído en la salida del recinto de mezcla por medio de un conducto de realimentación dispuesto entre la salida del recinto de mezcla y esta cámara de cierre. El accionador comprende también un resorte de cierre dispuesto entre el pistón móvil y el cuerpo de accionador, y un escape. Consecuentemente, el pistón móvil presenta, en cada instante, una posición de

50 equilibrio que resulta particularmente de la presión de la cámara de cierre, de la rigidez del resorte, de las dimensiones del escape, etcétera.

Una bomba de este tipo permite obtener una presión nominal constante en la salida de la bomba, con independencia de los valores de las presiones del aire que circula en los conductos de alimentación del recinto de 55 mezcla de aire de HP y de IP.

Además, una bomba de este tipo permite limitar automáticamente el uso del aire de HP cuando se alcanza la presión nominal gracias a un desplazamiento del pistón móvil hacia la posición cerrada, accionado por el aire extraído en la salida de la bomba.

60 [0010] Finalmente, una bomba de este tipo y, en particular, el accionador neumático, permiten, por una parte, resistir las temperaturas del aire de HP extraído de los motores, que pueden alcanzar los 500 ºC, y, por otra parte, utilizar recursos energéticos disponibles que permiten limitar el uso del aire de HP extraído de los motores cuando la presión del aire en la salida de la bomba ha alcanzado un valor nominal.

EP 2150867

En cambio, una bomba conocida de este tipo no puede controlarse para suministrar una presión en la salida del recinto de mezcla que sea diferente de la presión nominal. Esta presión depende de la sección de los conductos, de la rigidez del resorte del accionador, y de manera general del conjunto de las características de la bomba. En otras

palabras, una bomba según el documento US 2003/0205049 se debe dimensionar durante su fabricación para permitir el suministro, en la salida de la bomba, de un aire que presenta, con independencia del valor de las presiones de HP y de IP, una presión nominal determinada, la cual a continuación no es ajustable. Por lo tanto, las aplicaciones de una bomba de este tipo se limitan a las aplicaciones específicas para las cuales ha sido dimensionada.

[0012] Por otro lado, la presión disponible en la salida de la bomba depende estrechamente de las características de la bomba-sección de los conductos, rigidez del resorte, dimensión del escape, etcétera. Estas características se determinan en oficinas de estudios técnicos, por ejemplo, para la elaboración de maquetas virtuales. Toda variación entre una característica teórica y la característica real correspondiente conduce a una modificación de la presión nominal obtenida realmente en la salida de la bomba. En otras palabras, una bomba de este tipo no presenta una buena

tolerancia con respecto a sus características.

La invención pretende paliar estos inconvenientes y proponer una bomba de mezcla de gas de sección de inyección variable con la cual es posible modificar el valor de la presión de aire entregada en la salida de la bomba según un valor de consigna.

La invención pretende también proponer una bomba del tipo mencionado que entrega en la salida de la bomba una presión de aire independiente de los valores de las presiones de alimentación de la bomba.

La invención pretende también proponer una bomba de mezcla de gas de sección de inyección variable que 25 presenta una buena tolerancia con respecto a sus características.

La invención pretende también proponer una bomba del tipo mencionado que pueda instalarse y adaptarse al montaje en todo tipo de aeronave.

[0017] La invención pretende también proponer una bomba del tipo mencionado que pueda alimentarse mediante gas a temperatura muy alta.

La invención pretende también proporcionar una bomba de sección de inyección variable que se pueda fabricar en serie y regular para el montaje en todo tipo de aeronave.

La invención también pretende proporcionar una bomba de sección de inyección variable que pueda permitir una regulación fina y precisa de la presión en la salida de la bomba.

Para ello, la invención se refiere a una bomba de mezcla de gas – especialmente de aire – de sección de 40 inyección variable, que comprende:

- un recinto de mezcla de gas,

- desembocando en dicho recinto de mezcla, un primer conducto de alimentación de dicho recinto de un gas, 45 denominado gas de HP, llevado a una primera presión,

- desembocando en dicho recinto de mezcla, un segundo conducto de alimentación de dicho recinto de un gas, denominado gas de IP, llevado a una segunda presión diferente de dicha primera presión,

50 -conectado a dicho recinto, un conducto de salida de gas mezclado, denominado gas de salida, por dicho recinto de mezcla, presentando dicho gas de salida una presión intermedia entre dicha primera... [Seguir leyendo]

1. Bomba de mezcla de gas – especialmente de aire – con sección de inyección variable, que comprende:

- un recinto (1) de mezcla de gas,

- desembocando en el recinto (1) de mezcla, un primer conducto (2) de alimentación del recinto (1) de mezcla, de un gas, denominado gas de HP, llevado a una primera presión,

-desembocando en el recinto (1) de mezcla, un segundo conducto (3) de alimentación del recinto (1) de mezcla de un gas, denominado gas de IP, llevado a una segunda presión diferente de dicha primera presión,

- conectado al recinto (1) de mezcla, un conducto (4) de salida de gas mezclado, denominado gas de salida, por el recinto (1) de mezcla, presentando dicho gas de salida una presión intermedia entre dicha primera

presión y dicha segunda presión, que depende de las proporciones de gas de HP y de IP entregadas al recinto (1) de mezcla,

- un accionador (10) neumático dispuesto en dicho primer conducto (2) de alimentación de gas de HP, comprendiendo el accionador (10) neumático:

• un pistón (11) móvil solidario con un obturador (12) cuya posición en dicho primer conducto (2) de alimentación determina una sección de paso de gas de HP hacia el recinto (1) de mezcla, de manera que una variación de posición de dicho pistón (11) implica una variación de esta sección de paso,

• una cámara (13) de control de dicho pistón (11) móvil alimentada a presión por un conducto (14) de presurización, de manera que la presión que prevalece en la cámara (13) de control determina la posición de dicho pistón (11) móvil,

- un circuito neumático, denominado circuito (20) de potencia, dispuesto entre una fuente de presión,

denominada primera fuente (21) de presión, y dicho conducto (14) de presurización, estando adaptado el circuito (20) de potencia para entregar una presión, denominada presión de control, a la cámara (13) de control por dicho conducto (14) de presurización,

caracterizada porque:

- el circuito (20) de potencia comprende por lo menos una válvula (22) de fuga dispuesta entre la primera fuente (21) de presión y el conducto (14) de presurización, adaptada para generar una fuga en el circuito (20) de potencia con un caudal de fuga ajustable cuyo valor determina la presión entregada a la cámara (13) de control del accionador (10) neumático,

y porque comprende:

- un motor (7) eléctrico adaptado para permitir el desplazamiento de dicha válvula (22) de fuga entre una posición, denominada posición totalmente abierta, correspondiente a la abertura máxima de la válvula de

45 fuga, y una posición, denominada posición totalmente cerrada en la cual la presión entregada a la cámara de control es la presión de dicha primera fuente de presión,

- un sensor (45) de presión dispuesto en la salida de la bomba y adaptado para entregar una señal, denominada señal de medición de presión, representativa de la presión de dicho gas de salida,

50 -una unidad (8) eléctrica de control adaptada para recibir una señal de consigna representativa de un valor de presión de consigna que debe suministrar la bomba en la salida de la bomba y la señal de medición de presión entregada por el sensor (45) de presión, estando adaptada dicha unidad (8) eléctrica de control para suministrar al motor (7) eléctrico, una orden adaptada para accionar una abertura/cierre de dicha (de dichas)

55 válvula (s) (22) de fuga, de manera que se modifique el valor de la presión entregada a la cámara (13) de control de tal modo que dicho obturador (12) se pueda desplazar en dicho primer conducto (2) , y que la bomba suministre, en la salida de la bomba, un gas de salida a dicha presión de consigna.

2. Bomba según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha válvula (22) de fuga es una válvula proporcional

60 adaptada para poder ser desplazada continuamente entre dicha posición totalmente abierta, correspondiente a la abertura máxima de la válvula (22) de fuga, y dicha posición totalmente cerrada.

3. Bomba según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque comprende: EP 2150867

- un sensor de temperatura dispuesto en la salida de la bomba y adaptado para entregar una señal, denominada señal de medición de temperatura, representativa de la temperatura de dicho gas de salida,

- una unidad (8) eléctrica de control adaptada para recibir una señal de consigna representativa de un valor

de temperatura de consigna que debe suministrar la bomba en la salida de la bomba y la señal de medición de la temperatura entregada por el sensor de temperatura, estando adaptada dicha unidad (8) eléctrica de control para suministrar al motor (7) eléctrico, una orden adaptada para accionar una abertura/cierre de dicha (de dichas) válvula (s) (22) de fuga, de modo que se modifique el valor de la presión entregada a la cámara

(13) de control de tal manera que dicho obturador (12) se pueda desplazar en dicho primer conducto (2) , y 10 que la bomba suministre, en la salida de la bomba, un gas de salida a dicha temperatura de consigna.

4. Bomba según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque dicha válvula (22) de fuga es una válvula de tres vías: una primera vía (23) conectada a dicho conducto (14) de presurización; una segunda vía (24) conectada a dicha primera fuente (21) de presión; y una tercera vía (25) conectada a un depósito (26) de fuga, de presión

inferior a la presión de dicha primera fuente (21) de presión.

5. Bomba según la reivindicación 4, caracterizada porque dicha válvula (22) de fuga de tres vías comprende una clapeta (27) adaptada para ser desplazada continuamente entre una posición, correspondiente a dicha posición totalmente cerrada, en la cual dicha primera vía (23) está en comunicación directa con dicha segunda vía (24) , de

manera que la presión entregada a la cámara (13) de control sea la presión de dicha primera fuente (21) de presión, y una posición, correspondiente a dicha posición totalmente abierta, en la cual dicha primera vía (23) está en comunicación directa con dicha tercera vía (25) de manera que la presión entregada a la cámara (13) de control sea la presión de dicho depósito (26) de fuga.

25 6. Bomba según la reivindicación 5, caracterizada porque dicho motor (7) eléctrico está adaptado para permitir el desplazamiento de dicha clapeta (27) de manera que se garantice una variación de la presión entregada a la cámara (13) de control del accionador, intermedia entre la presión de dicha primera fuente (21) de presión y la presión de dicho depósito (26) de fuga.

30 7. Bomba según una de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizada porque comprende un circuito (40) de control de dicha válvula (22) de fuga, comprendiendo dicho circuito (40) de control un regulador (31) neumático que comprende:

- una membrana (32) que delimita dos cámaras, una cámara (33) de regulación adaptada para ser alimentada

con presión, denominada presión de regulación, y una cámara (34) de tarado que comprende un resorte (35) tarado conectado a dicha membrana (32) , de manera que la posición de equilibrio de dicha membrana (32) depende de dicha presión de regulación y de la rigidez de dicho resorte (35) tarado,

- una varilla (30) rígida conectada a la membrana (32) y a la clapeta (27) de dicha válvula (22) de fuga, de 40 manera que un desplazamiento de la membrana (32) acciona un desplazamiento de la clapeta (27) .

8. Bomba según la reivindicación 7, caracterizada porque el circuito (40) de control comprende:

- una fuente de presión, denominada tercera fuente (28) de presión,

45 -por lo menos un conducto (15) dispuesto entre dicha tercera fuente (28) de presión y dicha cámara (33) de regulación, y adaptado para entregar a dicha cámara (33) de regulación, una presión de regulación,

- una válvula (41) de fuga adaptada para crear una fuga en dicho conducto (15) del circuito (40) de control, 50 que permite hacer variar la presión de regulación entregada a dicha cámara (33) de regulación.

9. Bomba según la reivindicación 8, caracterizada porque dicha válvula (41) de fuga de dicho circuito (40) de control está formada por un orificio (42) dispuesto en dicho conducto (15) y por una paleta (43) móvil dispuesta con respecto a este orificio.

10. Bomba según la reivindicación 9, caracterizada porque el motor (7) eléctrico está adaptado para garantizar, bajo control de la unidad (8) de control, un desplazamiento de dicha paleta (43) de manera que se hace variar la presión entregada a dicha cámara (33) de regulación del regulador (31) de modo que se permite una abertura/cierre de dicha válvula (22) de fuga de dicho circuito (20) de potencia.

11. Bomba según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizada porque dicha tercera fuente (28) de presión de dicho circuito (40) de control es proporcionada por un dispositivo (48) de expansión adaptado para proporcionar una presión predeterminada, a partir de gas extraído en la salida de la bomba.

12. Bomba según una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizada porque dicha primera (21) fuente de presión conectada a dicha válvula (22) de fuga de tres vías es dicho gas de HP.

13. Bomba según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque dicho accionador (10) neumático 5 comprende:

- un cuerpo (16) de accionador en cuyo interior está dispuesto dicho pistón (11) móvil, comprendiendo dicho cuerpo de accionador medios de guiado en traslación libre de dicho pistón (11) móvil,

-delimitada por dicho cuerpo de accionador y dicho pistón móvil, dicha cámara (13) de control,

- delimitada por dicho cuerpo (16) de accionador y dicho pistón (11) móvil, en oposición a dicha cámara (13) de control, una segunda cámara (18) adaptada para ser alimentada por dicho gas de HP,

-un resorte (17) de cierre dispuesto en dicha cámara (13) de control y adaptado para ejercer sobre dicho pistón (11) móvil, una fuerza que coopera con dicha presión entregada a dicha cámara (13) de control para garantizar los desplazamientos de dicho pistón (11) móvil.

14. Bomba según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque los conductos (2, 3) de alimentación de gas 20 de HP y de IP desembocan de manera concéntrica en el recinto (1) de mezcla.

15. Bomba según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque dicho gas de HP es del aire de alta presión extraído en los motores de una aeronave y dicho gas de IP es del aire a la presión interna extraído de una cabina de aeronave.

16. Bomba según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada porque dicho primer conducto (2) de alimentación del recinto (1) de mezcla es cónico y porque dicho obturador (12) es un punzón cónico que se extiende en dicho primer conducto (2) de alimentación.

17. Bomba según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizada porque dicho motor (7) eléctrico es un motor de par de corriente continua.

EP 2150867

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