Brevet FR2007107A1 — publié le 19700102

la présente invention se rapporte à m assemblage par conjugaison de forme de deux pièces disposées coaxialement l'une à 1*intérieur de l'autre, à l'aide d'au moins un élement de fixation qui est constitué par une matière moins dure que les deux pièces, qui 5 est déformé par pression et dont la matière refoulée pénètre avec conjugaison de forme dans des évidements aussi bien de l'une que de l'autre des deux pièces. Dans les pompes, d'injection pour moteurs à combustion, il est déjà connu, comme le décrit le modèle d'utilité allemand n° 1965489, 10 de fixer une douille de guidage pour l'aiguille d'injection dans le corps de l'injecteur au moyen d'un bouchon creux qui est enfoncé dans un épaulement intérieur du corps de l'injecteur et qui est déformé sous pression ou comprimé en direction axiale, de telle manière que la matière du bouchon creux soit refoulée sous la forme 15 d'un b'ourrelet annulaire dans une rainure annulaire de l'épaulement précité, assurant ainsi un assemblage par conjugaison de forme entre le bouchon creux et le corps de l'injecteur. Cet agencement connu présente l'inconvénient que la matière refoulée ne pénètre pas de façon forcée, c'est-à-dire avec conjugaison de forme dans la rainure 20 annulaire se trouvant dans l'épaulement, dans ce sens que la matière peut également s'échapper radialement vers l'intérieur, ce qui compromet tout au moins un assemblage étanche entre le bouchon creur et le corps de l'injecteur. En outre, cet agencement est uniquement destiné à fixer une pièce, à savoir la douille de guidage, à l'in-25 térieur d'une autre pièce (corps de l'injecteur), et l'élément de fixation en tant que tel, à savoir le bouchon creux n'est relié • par conjugaison de forme qu'au corps de l'injecteur et non pas en même temps à la douille de guidage. Un tel 'assemblage rigide dans lequel les deux pièces sont re~ 30 liées l'une à l'autre à l'aide d'éléments de fixation, les deux pièces étant assujetties par conjugaison de forme à ces éléments de fixation, est décrit dans le brevet de la République Fédérale d'Allemagne n° 935.468, suivant lequel des tiges cylindriques sont enfoncées dans des évidements en forme de fût ou de paràboloïde 35 de deux pièces devant être reliées l'une à l'autre et sont ainsi déformées. Dans ce mode d'assemblage connu, des renflements locaux en forme de bourrelets risquent de se produire sur les tiges cylindriques lors de l'enfoncement de ces dernières, au niveau des sections les plus étroites des évidements, à savoir dans la section 40 extérieure dans le cas d'évidements en forme de fût et dans la sec- 69 12668 2 2007107 tion centrale rétrécie dans le cas d1évidements en forme de para-boloïde ; ces renflements empêchent fréquemment" un enfoncement plus profond des tiges ont tout au moins pour conséquence qu'un remplissage complet'des évidements par la matière refoulée des tiges n'est 5 pas assuré. La présente invention visé à remédier aux "inconvénients de ces modes de réalisation connus et se rapporte à un assemblage sûr et surtout étanche entre deux pièces qui sont reliées toutes les deux rigidement par conjugaison de forme à l'élément de fixation ou 10 d'étanchéité et donc également entre elles. On obtient ce résultat par le fait qu'une fente annulaire servant à recevoir une bague de fixation ou d'étanchéité en une matière relativement douce, telle que le cuivre et fermée en direction axiale vers 1' extérieur par un collet de pression de la pièce 15 centrale, guidé dans ion élargissement cylindrique de la pièce co-axiale, est prévue entre une partie de la surface latérale extérieure de la pièce centrale et un élargissement cylindrique de la pièce coaxiale, en face de la partie de surface précitée, par le fait que ladite partie de la surface latérale extérieure de la piè-20 ce centrale comporte, pour recevoir la matière refoulée de la bague de fixation ou d'étanchéité, à proximité immédiate du collet de pression, un évidement dirigé radialement vers l'intérieur dont la base annulaire coïncide avec la face frontale du collet de pression et que l'élargissement cylindrique de la pièce coaxiale comporte, 25 décalé par rapport à cet évidement, un second évidement dirigé radialement vers l'extérieur dont la base annulaire se trouve à ras de la surface de base annulaire qui est formée par l'élargissement cylindrique précité et contre laquelle s.'appuie la bague de fixation ou d'étanchéité. 30 Cet assemblage par conjugaison de forme convient par exemple particulièrement à la fixation étanche, par conjugaison de forme d'injecteurs, en particulier de dispositifs d'injection pour bier-gols dans la tête d'injection d'une chambre de combustion pour moteurs-fusées. les agencements et les modes de fixation connus d'in-35 jecteurs, en particulier de dispositifs d'injection pour biergols dans la tête d'injection de chambres de combustion, dans laquelle ces in jecteurs sont généralement répartis sur un ou plusieurs cercles présentent diverses difficultés.-. Ces problèmes résident en .particulier dans le'fait que-les différents .'injecteurs doivent être 40 montés dans la tête d'injection-par. un assemblage .-qui'soit/absolument IjPCPÏ ] 12668 3 2007107 étanche même dans des conditions mécaniques et thermiques extrême-en particulier pour exclure avec certitude, en cas d*utilisation d*ergols hypergoliques, des réactions indésirables à l'intérieur ! du système de canalisations des dispositifs d'injection pour bier-gols. le montage connu par vissage dans la tête d'injection de tel dispositifs d'injection composés de plusieurs pièces, l'étanchéité aux endroits correspondants étant assurée par des bagues d*étanche té ou par des éléments d'étanchéité semblables n'est pas toujours à même, sous les pressions hydrauliques très élevées et sous les grandes différences de températures apparaissant pendant le fonctionnement, de satisfaire aux exigences absolument nécessaires quant à la sécurité, la fixation par brasage ou soudage des dispositifs d'injection présente également des difficultés du fait que le brasage et le soudage risquent d'entraîner des déformations sous l'effet de la chaleur et du fait que les assemblages par brasage et par soudage ne sont pas encore contrôlables avec une sécurité absolue à l'heure actuelle. l'assemblage d'un dispositif d'injection pour biergols, c'est-à-dire le montage et la fixation étanche dans la tête d'injection d'une chambre de combustion pour moteurs-fusées d'un tel dispositif composé d'un tube d'injection intérieur pour l'introduction de l'un des ergols dans la chambre de combustion et d'une douille d'injection qui entoure ce tube d'injection et dont l'extrémité antérieure délimite, conjointement avec l'extrémité antérieure du tube d'injection, en vue de l'introduction de l'autre ergol dans la chambre de combustion, un compartiment annulaire d,injection ouvert en direction de cette chambre et relié par plusieurs ouvertures d'arrivée pratiquées dans la douille d'injection à une chambre d'alimentation remplie par l'autre ergol, est caractérisé par le fait, selon l'invention, que l'extrémité postérieure du tube d'injection intérieur se présente sous la forme d'un piston annulaire qui est monté par conjugaison de forme et axialement en butée dans un élargissement cylindrique prévu dans la tête d'injection, par le fait que la douille d'injection s'engage par son extrémité postérieure à l'intérieur du pistonannulaire et comporte un collet de pression radial, par le fait qu'un évidement dirigé radialement vers l'intérieur est prévu dans la douille d'injection et que la base de l'évidement dirigé radialement vers l'extérieur. coïncide- avec la face frontale du piston annulaire, contre laquelle s1 appuie en direction axiale la bague de fixation ou 69 12668 4 2007107 d'étanohéité plaoée dans la fente annulaire qui sa trouve radial®-ment antre la douilla d1 in j action extérieure at lf élargissement cylindrique de la tête dUnjeotlon at axlalemant entra la piston a& nulairo at la oollet de pression, 5 Le mode de réalisation conforma à l'invention représenta un assemblage mécanique par conjugaison de forma, d'une construction simple, supportant des oharges importantes» assurant une étanohéi' pratiquement absolue» môme dans des oondltions de fonotionnement extrêmes, pour deux pifcoes ooaxiales devant être reliées entre •^0 elles* En outre, l'assemblage peut être réalisé et oontrôlé d'une manière technologiquement simple. La localisation du volume de dé* formation pour la bague de fixation ou d'étanohéité dans une ssone fermée vers l'extérieur par le oollet de pression assvwsr; que la bague de fixation ou d'étanchéité se trouve déformée dans toute s» 15 masse à l'intérieur du volume de déformation et se trouva refoulée obligatoirement dans les évidements, contrairement à oe qui «a peu se pour les tiges de déformation déjà mentionnées, utilisées jusqu'ici de façon usuelle dans la oonstruotion mécanique générale, engagées et enfonoées de l'extérieur dans des trous d'assemblages 20 deux pièces devant être reliées entre elles* Le dessin annexé représente sohématiquement un exemple de réalisation de l'Invention, dans son application à un dispositif d'Injection pour biergols, représenté en coupe longitudinale. Le dispositif d'injeotion qui doit être fixé de façon étanol 25 dans la tête d'injection 1 d'une chambre de combustion et qui représente dans le cadre de l'invention la pièce centrale, tandis que la tête d'injeotion 1 oonstltue la pièce coaxiale, se compose d'un tube d'injection intérieur 2 pour l'introduction de l'un des ergols, par exemple de l'oxygène 0 dans la ohambre de combustion 30 et d'une douille d'injeotion 3 qui entoure le tube d'Injection 2 et dont l'extrémité antérieure 4 forme, conjointement avec l'extrémité antérieure 5 du tube d'injection 2, en vue de 1*introduction du second ergol, par exemple de l'hydrogène W dans la chambra de combustion, un compartiment annulaire d'injection 6 ouvert en 35 direction de cette chambre de combustion* Le compartiment annulai d'injeotion 6 communique par plusieurs ouvertures d'arrivée 7 pratiquées dans la douille d'injeotion 3 avec un compartiment d'alimentation 8 rempli par le seoond ergol à injecter. L'extrémité postérieure du tube d'injection 2 présente le, 40 forme d'un piston annulaire 9 qui est engagé par conjugale cm de forme et axialement en "butée dans un élargissement cylindrique 10 69 12668 5 2007107 formant le prolongement du canal d'arrivée 2 dans la tête d'injec-tion 1 pour 1* ergol 0. la douille d*injection 3 comporte un collet de pression radial 12 derrière lequel est pratiqué dans la surface latérale extérieure de la douille d'injection 3 un évidement 13 à 5 profil cunéiforme, dirigé radialement vers 1*intérieur, dont la base 13a se trouve à ras de la face frontale postérieure 14 du collet de pression 12. Avec un décalage axial par rapport à 1*évidement 13, 1*élargissement cylindrique 10 comporte également un évidement 15 h profil cunéiforme, mais dirigé radialement vers l'extérieur, dont 10 la base 15a coïncide avec la face frontale 16 du piston annulaire 9, tournée vers la chambre de combustion. Une fente annulaire subsiste radialement entre l'extrémité postérieure 17 ainsi qu'entre l'évidement 13, d'une part, et l'élargissement cylindrique 10 ainsi que 1'évidement 15, d'autre part,' et axialement entre le piston 15 annulaire 9 ou la face frontale 16 de ce dernier et le collet de pression 12 ou la face frontale postérieure 14 de ce dernier. Dans cette fente annulaire, on place avant d'engager le collet de pression 12 dans l'élargissement cylindrique 10, une bague de fixation ou d'étanchéité 18 (représentée en traits mixtes) en une matière 20 relativement douce, cette bague étant comprimée par avancement du collet de pression 12 dans le sens de la flèche x. la bague de fixation ou d'étanchéité déformée porte la référence 13iu Cela assure le remplissage complet aussi bien de 1'évidement 13 que de 1'évidement 15 par la matière refoulée de la bague âe fixation ou d'é-25 tanchéité 18b qui s'appuie avec conjugaison de forme par ses. autres surfaces contre la douille d'injection 3 ou le collet de pression 12 de cette dernière et le piston 9 ou la face frontale 16 de ce dernier ainsi que l'élargissement cylindrique 10s oe qui assure' . un assemblage par conjugaison de forme arbre la base d'injection 3 ' 30 et la tête d'injection 1 et en même temps une étanchéité parfaite, la bague d'étanchéité déformée 18jd empêche, par exemple l'hydrogène W d'entrer en contact, en passant l'interstice de séparation w, avec l'oxygène 0 en passant par l'interstice de séparation o. Après la mise en place des différents dispositifs d'injection 35 2, 3 répartis sur le pourtour dans la tête d'injection 1, on engage en butée, sur les extrémités antérieures 19 initialement cylindriques des douilles d'injection 3, une plaque de recouvrement 20 comportant des perçages évasés de façon conique les extrémités 19 des douilles d'injection (19a.)* 69 12668 e 2007107 - KME1TOICATIOHS - 1.- Assemblage par conjugaison de forme de deux pièces disposées eoaxialement l'une à l'intérieur de l'autre, à l'aide d'au moins un élément de fixation qui est constitué par une matière moins 5 dure que les deux pièces, qui est déformé par pression et dont la matière refoulée pénètre avec conjugaison de forme* dans des évidements aussi "bien de l'une que de l'autre.des deux pièces, caractérisé par le fait qu'une fente annulaire servant à recevoir une bague de fixation ou d'étanchéité en une matière relativement douce, telle que 10 le cuivre, et fermée en direction axiale vers l'extérieur par un collet de pression de la pièce centrale, guidé dans un élargissement cylindrique de la pièce coaxiale est prévue dans une partie de la surface latérale extérieure de la pièce centrale et im élargissement cylindrique de la pièce coaxiale, en fac© â® la partie 15 de surface précitée, par le fait que ladite partie de la surface latérale extérieure de la pièce centrale comporta, pour recevoir la matière refoulée de la bague de fixation ou d'étanchéité, à proximité immédiate du. collet de pression, un évidement dirigé radialement vers l'intérieur dont la base annulaire coïncide avec la 20 face frontale du collet de pression et par le fait que l'élargissement cylindrique de la pièce coaxiale comporte, décalé par rapport à cet évidement, un second évidement dirigé radialement vers l'extérieur, dont la base annulaire se trouve à ras de la surface de base annulaire qui est fomée par l'élargissement cylindrique pré-25 cité et contre laquelle s'appuie la bague de fixation ou d'étanchéité. 2.- Assemblage par conjugaison de forme suivant la revendication 1, appliqué à la fixation, dans la tête d'injection d'une chambre de combustion pour moteurs-fusées, d'un dispositif d'iajec- 30 tion pour biergols composé d'un tube d'injection intérieur pour l'introduction de l'un des ergols dans la chambre de combustion et d'une douille d'injection qui entoure ce tube d'injection et dont l'extrémité antérieure délimite, conjointement avec l'extrémité antérieure du tube d'injection, en vue de l'introduction de l'autre 35 ergol dans la chambre de combustion, un compartiment annulaire d'injection ouvert en direction de cette chambre et relié par plusieurs ouvertures d'arrivée pratiquées dans la douille d'injection à une chambre d'alimentation remplie par l'autre ergol, caractérisé par le fait que l'extrémité postérieure du tube d'injection intérieur 40 se présente sous la forme d'un piston annulaire.qui est monté par 69 12668 7 200710? conjugaison de forme et axialement en butée dans un élargissement cylindrique prévu dans la tête d'injeotion, par le fait que la douille d'injection s'engage par son extrémité postérieure à l'intérieur du piston annulaire et comporte un collet de pression radial, 5 Par le fait qu'un évidement dirigé radialement vers l'intérieur est prévu dans la douille d'injeotion et par le fait que la base de l'é-videment dirigé radialement vers l'extérieur coïncide aveo la face frontale du piston annulaire, contre laquelle s'appuie en direction axiale la bague de fixation ou d'étanchéité placée dans la fente 10 annulaire qui se trouve radialement entre la douille d'injection extérieure et l'élargissement cylindrique de la tête d'injeotion et axialement entre le piston annulaire et le collet de pression. 3'- Assemblage par conjugaison de forme suivant les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les évidements s'éten-15 dant radialement vers l'intérieur et radialement vers l'extérieur ont un profil cunéiforme.