BE1029122B1 - Platine de distribution - Google Patents
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Abstract
L'invention a trait à une platine (1) de distribution de fluide pour propulseur spatial ou tuboréacteur d'aéronef, sur laquelle est fixée une électrovanne (2). La platine (1) intègre un siège (1.5) formant une surface d'étanchéité avec le plongeur (2.2) de l'électrovanne (2). La platine (1) est réalisée par fabrication additive.
Description
Description
PLATINE DE DISTRIBUTION Domaine L’invention a trait à la conception d’une platine de distribution de fluide et plus particulièrement un ensemble d’une telle platine pour la distribution de fluides et d'une électrovanne pour un propulseur spatial ou un turboréacteur d’aéronef. L’invention vise également l’utilisation de cet ensemble et son procédé de fabrication. Art antérieur Une platine consiste généralement en un support massif en aluminium dans lequel sont usinés différentes surfaces lui permettant de rassembler des électrovannes, des tuyauteries, etc. Pour l'écoulement des fluides à l'intérieur de la platine, des conduites à la géométrie parfois complexe sont réalisées par des perçages s’entrecoupant. Une telle conception peut nécessiter des perçages débouchants qui doivent être obturés par des bouchons. La fabrication de la platine est donc complexe. L'ensemble platine et électrovannes est encombrant et lourd. Résumé de l’invention Problème technique L'invention vise à résoudre les inconvénients de la conception/fabrication des platines de l’état de l’art. En particulier, l'invention vise à proposer une platine qui soit de fabrication plus simple et de poids plus modéré, tout en assurant un rôle fonctionnel, à savoir garantir l'étanchéité principale de l'équipement. Solution technique L'invention a trait à un ensemble de distribution pour fluide pour un propulseur spatial ou un turboréacteur d’aéronef, l'ensemble comportant : une platine de distribution de fluide, la platine comprenant au moins une entrée et au moins une sortie pour le fluide ; et une électrovanne fixée à la platine et comportant un corps et un plongeur, remarquable en ce que la platine intègre un siège pour le plongeur, formant l'étanchéité isolant la sortie de la platine du corps de l'électrovanne.
L’étanchéité de l’électrovanne entre l’amont (fluide arrivant vers l’électrovanne) et l’aval (fluide quittant l’électrovanne) est ainsi assurée par une interface de contact (surface d’étanchéité fluidique) entre le plongeur et la platine.
Par « platine », on entend un corps monobloc ayant une épaisseur relativement petite en rapport de sa largeur et de sa longueur. « Fluide » est à comprendre au sens large, englobant les liquides, les gaz et les matériaux pulvérulents.
Les systèmes de distribution connus présentent des électrovannes avec un siège intégré, l’ensemble étant ensuite rapporté sur la platine.
La platine selon l'invention permet ainsi de s'affranchir du siège qui peut être directement réalisé dans la platine.
Ceci offre un gain de poids de l’ensemble et simplifie la fabrication et l'assemblage de l’ensemble.
Selon un mode avantageux de l'invention, le plongeur est mobile par rapport au corps sous l’action d’un ressort de rappel et sous l’action d’une bobine, le plongeur étant au contact du siège sous l’action du ressort, et le plongeur étant dégagé du siège sous l’action de la bobine.
Selon un mode avantageux de l'invention, le siège est formé d'une surface présentant une rugosité arithmétique inférieure ou égale à 0.5 um.
Selon un mode avantageux de l'invention, le siège est formé d’une surface présentant une planéité inférieure ou égale à 0.002 mm.
Ces géométries permettent de réaliser l'étanchéité entre le plongeur de l’électrovanne et la platine par un contact métal sur métal sans la nécessité d’y interposer un joint.
Une pièce en moins qui permet encore un gain de poids et de temps de fabrication/assemblage.
Selon un mode avantageux de l'invention, la platine est réalisée en alliage aluminium-silicium-magnésium.
Ce matériau à le fois léger et facile à mettre en œuvre permet de minimiser le poids et faciliter la fabrication de la platine.
Selon un mode avantageux de l'invention, la platine est réalisée par fabrication additive.
La platine selon l'invention étant réalisée par fabrication additive, il est possible d’en limiter le poids : non seulement, une telle platine ne nécessite pas de bouchons d’'obturation des pergages, mais sa géométrie générale est optimisée en fonction de ses surfaces fonctionnelles. La matière superflue due notamment à des contraintes liées au procédé de fabrication est évitée (par exemple les dépouilles de forge ou de fonderie). Aussi, la fabrication est faite en une seule opération sur une seule machine, et ce, quelle que soit la complexité des réseaux de passages des fluides, évitant ainsi des repositionnements de la pièce lors de la fabrication et permettant donc une meilleure précision de fabrication. La fabrication additive se reconnaît sur la pièce finie, notamment par l’état de surface (motifs microscopiques avec des crêtes ayant des orientations préférentielles) mais aussi par des réseaux internes de conduites qui sont complexes et irréalisables par des techniques de fabrication conventionnelles.
La technologie employée peut être la fusion laser sur lit de poudre.
Selon un mode avantageux de l'invention, le plongeur est réalisé en alliage de fer et de nickel.
L'invention porte également sur une utilisation de l'ensemble selon l'un des modes de réalisations exposés ci-dessus pour distribuer un fluide, notamment du diazote gazeux, à une température comprise entre 170 et 320 K.
Selon un mode avantageux de l'invention, l’utilisation vise à propulser un engin spatial. L’engin spatial peut par exemple être un propulseur pour un lanceur récupérable, c'est-à-dire à usage multiple.
L'invention porte également sur un procédé de fabrication d’un ensemble selon l’un des modes de réalisations exposés ci-dessus, le procédé comprenant une étape de fabrication additive de la platine suivie de la fixation d’au moins une électrovanne, de telle manière que le plongeur de l’électrovanne puisse venir au contact d’un siège agencé sur la platine.
_ Avantages de l'invention L'invention est particulièrement avantageuse en ce quelle permet de réduire la masse et la complexité de fabrication d’une platine de distribution de fluide ou d’un ensemble constitué de la platine et d'au moins une électrovanne.
Le temps de montage et le nombre de pièces en jeu sont également réduits. La fiabilité est améliorée, ce qui est particulièrement important pour des applications spatiales ou aéronautiques.
Description des dessins Les figures 1A et 1B décrivent une vue en coupe partielle d’une platine et d’une électrovanne de l’art antérieur, en position fermée et ouverte ; La figure 2 est une vue isométrique d’une platine selon Vinvention ; Lafigure 3 décrit une vue en coupe partielle d’une platine et d’une électrovanne de selon l'invention. Description d’un mode de réalisation Les figures ne sont pas représentées à l’échelle. En particulier, certaines dimensions sont agrandies pour faciliter la lecture des figures.
Les figures 1A et 1B représentent de manière simplifiée une platine 1 sur laquelle est rapportée une électrovanne 2.
L’électrovanne 2 comporte un corps 2.1 recevant un plongeur 2.2 mobile sous l’action d’un ressort 2.3 et sous l’action d'une bobine 2.4. Lorsque la bobine 2.4 n’est pas alimentée, le ressort 2.3 maintient le plongeur 2.2 contre le siège 2.5. Ainsi, l'entrée 2.6 de l’électrovanne 2 n'est pas fluidiquement reliée à la sortie 2.7. La figure 1A représente ainsi l’électrovanne en position fermée. La figure 1B illustre la position ouverte, dans laquelle la bobine 2.4 est alimentée en courant électrique, générant ainsi un champ électro-magnétique qui applique une force au plongeur 2.2 s'opposant à l’effort du ressort 2.3. Le plongeur 2.2 est ainsi dégagé de son siège 2.5. Ainsi, l'entrée 2.6 de l’électrovanne 2 est fluidiquement reliée à la sortie 2.7, laissant passer le fluide.
Dans cet exemple, l'électrovanne 2 est un ensemble indépendant dont les composants sont assemblés entre eux avant que l’électrovanne 2 ne soit fixée à la platine 1.
Dans l'exemple illustré, la sortie 2.7 est reliée à un orifice de la platine 2 et l’entrée
2.6 peut être directement reliée à une conduite d'alimentation en fluide. Alternativement, l'entrée et la sortie peuvent correspondre à des orifices de la platine 1.
L’étanchéité se fait via le contact métal-métal entre la face inférieure du plongeur
2.2 et la face supérieure du siège 2.5. Pour garantir un bon niveau d’étanchéité, les surfaces en contact doivent posséder de bons états de surface.
Dans cet exemple de l’état de l’art, l'étanchéité est réalisée entièrement par des pièces de l’électrovanne.
La figure 2 montre un exemple de conception d’une platine 1 selon l'invention.
Celle- 5 ciprésente un certain nombre d'orifices 1.2, 1.3, 1.4, 1.5 pouvant servir de passages de vis de fixation ou de passages pour un fluide.
Une platine 1 peut recevoir plusieurs vannes pouvant contrôler le passage de plusieurs fluides selon des circuits distincts.
Des conduites intégrées à la platine 1 sont fabriquées lors de la fabrication par impression 3D de la platine.
La platine peut également comprendre des logements pour des fils électriques, et/ou des taraudages pour recevoir des vis de fixation notamment d’électrovannes.
La figure 3 présente une vue en coupe d’une électrovanne 2 fixée sur la platine 1 selon l'invention.
Un des orifices 1.6 peut servir d’entrée pour un fluide arrivant dans l’électrovanne 2. Un autre orifice 1.7 de la platine 1 fait office de sortie.
Une surface 1.5 de la platine peut servir de siège pour le plongeur 2.2 de l’électrovanne.
Cette surface peut être plane.
L'étanchéité de l’électrovanne (en position fermée comme dessiné sur la figure 3) est ainsi assurée par un contact métal sur métal.
Alternativement, la surface peut être évasée (conique, chanfreinée) ou de géométrie complexe (avec des créneaux ou des chicanes). Ce type de contact métal sur métal est avantageux notamment lors d’un fonctionnement à basse température (-100°C). Le fait que le siège 1.5 du plongeur 2.2 soit directement réalisé sur la platine 1 permet de s'affranchir d’une pièce (en comparaison avec l’illustration de la figure 1), ce qui résulte en un gain de place, ainsi qu’un gain d'encombrement.
Le montage de l’électrovanne 2 peut se faire directement sur la platine : assemblage du plongeur 2.2, du ressort 2.3 et du corps 2.1 sur la platine, puis mise en place de la bobine 2.4, puis mise en place d’un couvercle 2.8. En cas de besoin, cet agencement permet notamment la maintenance de la bobine sans besoin de démontage de l’ensemble de l’électrovanne.
Claims (10)
1. Ensemble (1, 2) de distribution pour fluide pour un propulseur spatial ou un turboréacteur d’aéronef, l’ensemble (1, 2) comportant : - une platine (1) de distribution de fluide, la platine comprenant au moins une entrée et au moins une sortie (1.7) pour le fluide ; et - une électrovanne (2) fixée à la platine (1) et comportant un corps (2.1) et un plongeur (2.2) ; caractérisé en ce que la platine (1) intègre un siège (1.5) pour le plongeur (2.2), formant l’étanchéité isolant la sortie (1.7) de la platine (1) du corps (2.1) de l’électrovanne (2).
2. Ensemble (1, 2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plongeur (2.2) est mobile par rapport au corps sous l’action d’un ressort de rappel (2.3) et sous l’action d'une bobine (2.4), le plongeur (2.2) étant au contact du siège (1.5) sous l’action du ressort (2.3), et le plongeur (2.2) étant dégagé du siège (1.5) sous l’action de la bobine (2.4).
3. Ensemble (1, 2) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le siège (1.5) est formé d’une surface présentant une rugosité arithmétique inférieure ou égale à 0.5 um.
4. Ensemble (1, 2) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le siège (1.5) est formé d’une surface présentant une planéité inférieure ou égale à 0.002 mm.
5. Ensemble (1, 2) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la platine (1) est réalisée en alliage aluminium-silicium-magnésium.
6. Ensemble (1, 2) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la platine (1) est réalisée par fabrication additive.
7. Ensemble (1, 2) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plongeur (2.2) est réalisé en alliage de fer et de nickel.
8. Utilisation de l'ensemble (1, 2) selon l’une des revendications précédentes pour distribuer un fluide, notamment du diazote gazeux, à une température comprise entre 170 et 320 K.
9. Utilisation selon la revendication 8 pour propulser un engin spatial.
10. Procédé de fabrication d’un ensemble selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de fabrication additive de la platine (1) suivie de la fixation d’au moins une électrovanne (2), de telle manière que le plongeur (2.2) de l’électrovanne (2) puisse venir au contact d’un siège (1.5) agencé sur la platine (1).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20220912 |