Brevet FR2085218A1 — publié le 19711224

La présente invention concerne la fabrication de composants pour circuits fluidiques, utilisables notamment, mais non exclusivement dans les systèmes de pressurisation et de conditionnement dtair pour avions. Lorsqu'on fabrique des dispositifs logiques fluidiques du type dans lequel un courant fluide ou un flux provenant d'une buse principale ou d'un conduit d'admission est dirigé vers un ou plusieurs canaux de sortie par interaction d'un ou plusieurs åets ou courants fluides de commande, il est essentiel qu'un point étanche soit établi entre le corps principal de l'élément et son couvercle afin qu'il ne se produise pas de fuites entre les åets ou les canaux en dehors des joints prédéterminés d'interaction. On s'estaperçu que la plupart des éléments disponibles dans le commerce ne donnent pas satisfaction du fait des matériaux utilisés pour leur fabrication, de leur prix de revient onéreux, du poids de l'élément terminé et de l'influence des variations de l'environnement sur l'élément fini. En général, pour permettre le moulage, l'usinage ou la gravure des configurations compliquées des conduits ou des canaux étroits, ces éléments sont faits en deux parties qu'on assemble au moyen d'une garniture et qu'on fixe ensemble. Un te; système, bien qu'il soit généralement satisfaisant, est encore sujet aux fuites, même lorsque le plus grand soin est apporté à l'ordre et au degré de serrage des deux parties qui le composent. L'invention a pour but un procédé de fabrication de conduits, notamment pour éléments logiques fluidiques, qui soient positivement étanches et ne nécessitent pas de garniture. Le procédé de l'invention permet de fabriquer des types particuliers d'amplificateurs ou de circuits d'amplificateurs à un prix raisonnable et dans des matériaux légers. Le procédé de l'invention consiste -àfabriquer d'abord un modèle; - à couler un moule pour établir un tracé du modèle; - à couler à partir du moule un élément comportant des cavités ou des conduits correspondant au système que doit comporter le circuit logique; - à fermer et à entourer ces cavités ou conduits de façon étanche; - et à établir les raccordements nécessaires avec les cavités ou'les conduits. Suivant l'invention pour fabriquer des conduits ou des systèmes de conduits pour circuits fluidiques, on peut également établir un modèle, prendre une empreinte du modèle pour reproduire le système de conduits du modèle, faire une copie du modèle à partir de l'empreinte, remplir le système de conduits de la copie avec un noyau en matériau coulable, fixer ou braser un couvercle sur le système de conduits, et retirer finalement le matériau coulable du système de conduits. Le couvercle peut etre un couvercle préformé qu'on soude ou qu'on brase sur le système de conduits, ou il peut être coulé sur le système de conduits obturé sous forme d'un mélange fluide de résine époxy et d'un catalyseur. En outre, suivant l'invention, ltentourage des cavités ou conduits de l'élément fluidique peut être effectué par introduction d'une pièce d'obturationavantageusement constituée par une mince plaque en matière plastique renforcée qu'on fixe au moyen d'un revêtement adhésif sur la face creusée de l'élément fluidique, et qu'on recouvre d'une plaque support qu'on fixe a la pièce moulée creusée autour de sa périphérie, la pièce d'obturation étant plus petite que la pièce moulée, ce qui permet de fixer directement la plaque support au bord de la pièce moulée. L'élément tout entier est -avantageusement fait en résine époxy bien qu'on puisse ajouter des plaques support métalliques finales par un procédé de fixation par diffusion. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à ltexamen des dessins annexes qui représentent à titre d'exemples non limitatifs deux modes de réalisation de l'invention. La fig. 1 représente un dispositif fluidique du type à déviation de jet par impact direct, moulé dans une matière transparente suivant l'invention. La fig. 2 est une vue en plan du dispositif de la fig. 1. La fig. 3 est une vue éclatée d'un amplificateur à trois étages fabriqué suivant l'invention, illustrant le montage de l'amplificateur. La fig. 4 représente le tracé de l'amplificateur a trois étages de la fig. 3. Pour obtenir une reproduction du dispositif logique fluidique des figures 1 et 2, on prépare un plan tel que représenté sur la fig. 2, puis on le photocopie pour le graver en creux sur la surface d'un bloc de métal. Le bloc métallique est gravé ae pré- férence au moyen d'un procédé chimique dit '1sans poudre". On mélange un caoutchouc aux silicones sous forme liquide avec un durcisseur approprié puis on le coule dans le modèle gravé. On serre sur le caoutchouc du modèle une plaque métailique enduite d'un apprêt de caoutchouc aux silicones, puis on laisse durcir le tout. Cn retire du modèle gravé l'empreinte ae caoutchouc aux silicones fixée à la plaque métallique enduite, qui servira de moule pour couler des copies du modèle. Pour obtenir une copie, on moule une résine époxy autour de l'empreinte en caoutchouc et on laisse durcir. On retire le ca outchouc aux silicones et les conduits de l'amplificateur apparaissent creusés dans un bloc de résine époxy analogue à la portion 1 représentée au-dessus de la ligne pointillée 2 sur la fig. 1. Des conduits 3 à Il sont creusés sur une profondeur 1 dans la portion ou socle 1. Les trous nécessaires, tels que ceux indiqués par les références 13 à 18, sont creusés et taraudés si nécessaire dans le socle 1 pour relier les conduits aux sources fluides d'énergie et de commande.On remplit tous les évidements et tous les trous creusés dans le socle 1 avec de la cire de paraffine jusqu1au niveau de ia arfece 2 du bloc moulé en résine époxy, puis on coule un couvercle 19 fait dans un melange de résine époxy et d'un catalyseur sur le socle 1. Ce couvercle de résine 19 fusionne avec le socle 1 pour fermer de fa çon étanche les conduits remplis de cire de paraffine et on le laisse durcir. On chauffe ensuite le dispositif pour faire fondre la cire qu'on retire puis on nettoie les conduits par rinçage avec un solvant organique et on sèche à l'air. En variante, on peut fixer au socle 1 ou au couvercle 19 des plaques, par exemple en métal, par un procédé de- fixation par diffusion. .iu lieu d'être coulé sur le socle 1 comme décrit ci-dessus, le couvercle 19 peut être constitué par une plaque préfabricuée qu'on fixe au socle 1 au moyen d'une résine époxy qui sert ae joint d'étanchéité. Le couvercle 19 peut être lui-même prformé dans une résine époxy On procède ensuite comme décrit précédemment, bien que l'emploi de cire de paraffine pour remplir les conduits ne soit pas aussi important lorsqu'on utilise un ou- vercle préfabriqué cue lorsqu'on coule le couvercle sur le socle 1. On peut fabriquer et fermer de façon étanche des éléments de circuits comportant d'autres formes ou d'autres systèmes de conduits, y compris toutes les différentes formes d'éléments logiques fluidiques, tels que des éléments faits en nickel par dépôt électrolytique. De nombreux autres matériaux peuvent également être utilisés pour former le modèle. Comme illustré sur les figs 3 et 4, l'étape-initiale de la fabrication de ce mode de réalisation, est l'établissement d'un tracé (fig. 4) du profil de l'amplificateur. Dans un exemple type, on utilise une échelle de quatre fois la grandeur normale, u modèle et on reproduit le tracé sur un matériau dimensionnellement stable, tel que celui vendu sous la dénomination commerciale de 't.elanex". On reproduit le dessin photographiquement puis on le réduit aux dimensions exactes voulues. Ceci permet de rendre insignifiantes les erreurs minimes du grand dessin initial.On applique ensuite la copie sur une plaque en "Dycril" qui comprend une couche de matériau photosensible sur une plaque support faite dans un alliage, puis on l'expose pendant un temps prédéterminé à la lumière airigée de lampes à arc. Lorsqu'il est exposé à un rayonnement ultra-violet, le "Lycril" durcit et devient insoluble à un traitement alcalin. Il en résulte que cette exposition a pour effet de durcir les portions exposées, tandis que les portions non-exposées restent molles. On lave ensuite ces portions molles avec de la soude caustique qui laisse un tracé exact de l'amplificateur sur une plaque modèle faite dans un alliage.On construit alors un cadre de moulage en alliage, correspondant sensiblement aux dimensions externes de la plaque modèle, on fixe au cadre une plaque inférieure en alliage, de manière à former une cuvette peu profonde qui servira de moule. On place dans la cuvette le modèle en Dycril et on verse dessus une solution de moulage en caoutchouc. Une fois le caoutchouc durci, on retire le modèle et l'empreinte en caoutchouc est préparée pour la deuxième opération de moulage. Le matériau de moulage utilisé pour cette opération est avantageusement une résine époxy chargée qu'on verse dans le moule en caoutchouc et qu'on laisse prendre pendant un laps de temps prédéterminé. Il est évident qu'on peut accélérer l'opération par application de chaleur ou par adjonction de matériaux accélérateurs. Après avoir retiré le bloc 2 du moule, on l'usine pour lui donner une surface support plate et pour retirer les coulées, les ébarbures, etc... On peut finalement durcir la résine moulée avant ou après l'opération d'usinage, mais plus avantageusement après. On fixe ensuite une plaque support supérieure 21 en matière plastique renforcée de verre sur la face arrière de la pièce moulée 22, au moyen d'un matériau approprié, puis l'ensemble peut être percé et taraudé pour établir les raccords nécessaires avec les conduits. Comme représenté sur la fig. 3, la plaque support 21 peut être préfabriquée de manière à comporter des guides ou des tracés de perçage. On peut également utiliser d'autres procédés de fixation des raccords aux conduits. On fixe ensuite au moyen d'un revêtement adhésif de 0,01 mm environ, à la face externe évidée de la pièce moulée 22, une mince plaque-couvercle 23, en matière plastique renforcée d'une épaisseur de 0,30 mm environ, dont les dimensions externes sont légèrement inférieures à celles de la pièce 22. Dans les modes de réalisation précédemment décrits, on remplissait les conduits avec de la cire pour empêcher l'adhésif de pénétrer dans les très petits canaux et de les obstruer. Dans le mode de réalisation de la fig. 3, on peut avantageusement supprimer cette opération.On s'est aperçu que si on applique -très mince couche d'adhésif sur la plaque-couvercle 23 et qu'on le laisse prendre à demi sous des lampes chauffantes pendant un certain laps de temps, on peut ensuite appliquer le couvercle sur la pièce moulée et laisser prendre sous vide, sans aucun danger que l'adhé- sif s'écoule dans les conduits de la pièce moulée. On prévoit la plaque-couvercle 23 plus petite que la pièce moulée 22 pour permettre une fixation directe de la pièce moulée 22 sur la périphérie d'une plaque inférieure finale 24. L'emploi de la mince plaque-couvercle 23 constitue un avantage important pour une opération de vérification à ce stade de la fabrication, c'est-à-dire avant application de la plaque inférieure finale 24. Pour évaluer la nature du joint entre la plaque-couvercle 23 et la pièce moulée 22, et pour s'assurer qu'il n'y a pas de vides ou de bulles d'air entre les conduits de l'élément, on plonge l'élément dans un bain d'eau. La plaquecouvercle 23, même si elle a déjà été abrasée, devient virtuellement translucide; l'eau pénètre dans l'élément, remplit les conduits et tous les vides ou zones de faible adhérence adjacentes aux conduits apparaissent en relief sombre. On voit immédiatement où des fuites peuvent se produire. On peut utiliser si nécessaire des fluides colorés. Si lZélément apparat satisfaisant, on le sèche, on abrase si nécessaire la surface de la plaque-couvercle et on fixe en place la dernière plaque inférieure 24. L'amplificateur ainsi obtenu peut être usiné aux dimensions voulues et nettoyé par ultra- sons. La plaque-couvercle 23 est avantageusement fixée à la pièce moulée 22 en résine époxy, de la façon indiquée ci-dessus au moyen d'une résine époxy thermodurcissable. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux exemples décrits et représentés, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans qu'on s'écarte pour cela du cadre de l'invention. C'est ainsi quton peut utiliser des matériaux différents en vue d'applications particulières, qu'on peut effectuer d'autres opérations telles que dégraissage, chauffage pour accélérer la prise, le retrait des bulles d'air de la résine épo gy oa de la solution de caoutchouc de moulage avant moulage sous vide. il ---peut être nécessaire de rendre toutes les surfaces de fixation rugueuses par sablage à la vapeur. Dans chacun des modes de réalisation décrits, l'étanchéité de l'élément est assurée sans le secours de garnitures, de pinces ou autres systèmes de serrage. - RDVE D-CtUIOIE 7 - Procédé de fabrication d'un élément de circuit fluidique comprenant des conduits et des cavités pour le fluide disposés suivant un circuit de configuration prédéterminée, ledit procédé consistant : - à former un moule compren & t des portions suréle vexes qui dépassent verticalement de sa surface et correspondent à la configuration du circuit; - à couler à partir du moule un élément comportant un tracé de dépressions correspondant à la configuration duait circuit; - à former de-s ouvertures appropriées dans l'élément en vue du raccordement du circuit; - et à fermer positivement et à entourer le tracé de dépressions par fixation d'un couvercle sur la face creusée de l'élément moulé. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractLrisé en ce qu'on fabrique un modèle comportant un tracé de dépressions correspondant à la configuration prédéterminée du circuit, le moule étant formé par coulage d'un matériau durcissable sur le modèle imprime. 3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le modèle est obtenu par photogravure. 4 - Procédé suivant la revendication c, caractérisé en ce que le modèle est obtenu par gravure chimique. 5 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique un matériau moulable sur les dépressions de l'élément pour remplir lesdites dépressions jusqu'au niveau de la surface de l'élément avant de fixer le couvercle sur ledit élément, et en ce qu'on retire le matériau moulable après fixation du couvercle. 6 - Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le matériau moulable est de la cire. 7 - Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'on fixe le couvercle sur la face de l'élément moulé par coulage sur ladite face d'un mélange de résine époxy moulable et de catalyseur qui fuse avec l'élément moulé et ferme de façon étanche les dépressions remplies, et on laisse durcir. 8 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le couvercle est une plaque préfabriquée qu'on fixe sur la face de l'élément moulé avec un matériau d'étanchéité constitué par une résine époxy. 9 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la fermeture et l'entourage des dépressions sont effectués par fixation d'un élément d'obturation sur la face creuse de l'élément moulé entre ladite face et un élément support, ledit élément d'obturation et ledit élément support formant ensemble le couvercle de l'élément. 1C - Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément a'obturation est une mince plaque plus petite en longueur et en largeur que la surface en plan ae l'élément moulé, et en ce que l'élément support est fixé directement à la périphérie de l'élément moulé. 1 - Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la fixation de l'élément d'obturation sur la face creusée ue l'élément moulé est effectuée par : enduction de la face de fixation de l'élément d'obturation avec une mince couche régulière d'une substance adhésive, durcissement partiel de la substance adhésive avant rapprochement des deux surfaces et application ae pression à l'ensemble jusqu'à achèvement du durcissement. - - Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la substance adhésive est une résine époxy thermodurcissable. 13 - Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le durcissement final de l'ensemble est effectué sous vide. 14 - Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que l'élément d'obturation est une mince plaque en matière plastique renforcée. 15 - Procédé suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que l'élément moulé est en résine époxy, le couvercle étant au moins en partie en résine époxy. 16 - Elément de circuit fluidique obtenu suivant un procédé tel que défini en l'une quelconque des revendications 1 à 15.