Brevet FR2155834A1 — publié le 19730525

Toute paroi d'avion ou de moteur d'avion risque de se recoUvrir de givre ou de glace dans certaines conditions de vol, par suite de la condensation de l'eau contenue dans l'air froid qui s'écoule en déplacement relatif autour de cette paroi. Il en résulte des dép8ts de givre ou de glace souvent considérables, qui alourdissent les structures, déforment les profils exterieurs en diminuant leur portance et augmentant leur traSnée, et, surtout dans le cas où des dépôts se produisent sur des aubages directeurs d'entrée de réacteur, encombrent la section de passage avec risque d'ingestion et d'endommagement des aubages. dn remédie à ces inconvénients par diSferents moyens. Un premier procédé consiste à élever la température des parois pour faire fondre le givre ou la glace. On peut notamment envoyer de 1'air chaud sous pression dans des canalisations disposées au contact de la face interne de la paroi si elle est mince (par exemple en t81e) ou à l'intérieur de la paroi si elle est épaisse. On peut aussi utiliser l'effet Joule, en pla çant par exemple derrière la paroi à réchauffer un réseau de fils constituant un circuit électrique de chauffage. Ce procédé est gééralement utilisé pour le capotage central des entrées d'air des moteurs.Il présente l'inconvénient d'être compliqué dans le cas d'un réacteur sans carter d'admission et avec capotage tournsnt Un autre procédé consiste à rendre élastiquement déformables les surfaces susceptibles d'être recouvertes de givre ou de glace, et d'en empêcher l'accumulation en changeant la courbure de ces surfaces. On l'applique couramment au bord d'attaque des ailes qui, constitué de matériau souple, est changé de forme par un moyen mécanique ou pneumatique. La présente invention se rattache à ce second procé dd. Elle a pour objet un dispositif propre à imprimer à une paroi élastiquement déformable des changements de courbure al ternatifs analogues à des mouvements de respiration, et utilisable notamment pour empocher les dépits de givre ou de glace sur un capotage tournant de turboréacteur d' avion. Selon l'invention, la paroi déformable est reliée un organe actionné en translation par une paroi mabile limitant une capacité soumise alternativement, par un disposi tir d'obturation à deux positions, à la pression ambiante et à une pression différente fournie par une source, et des moyens sont prévus pour changer la position du dispositif d'obturation à chaque fin de course de la paroi mobile. La source peut autre à une pression supérieure à la pression ambiante (dans un turboréacteur ce sera avantageusement le compresseur du turboréacteur) ou à une pression inférieure. Dans les deux cas, la cloison mobile sera soumise sur une face à la pression ambiante et sur l'autre face à la pression de la source dans une position du dispositif d'obturation, de sorte qu'elle se déplacera en déformant la paroi déformable. Lorsque la paroi mobile arrivera en fin de course, le dispositif d'obturation changera de position, de sorte que la paroi mobile sera soumise à des pressions égales sur ses deux faces ; elle sera ramenée en arrière par la paroi déformable, qui tend à reprendre par élasticité sa position de repos, et changera à nouveau la position du dispositif d'obturation en arrivant en fin de course, et ainsi de suite. La paroi mobile peut être un piston coulissant dans un cylindre, mais ce sera de préférence une paroi terminale d'un soufflet ou d'un empilage de capsules constituant la capacité. Dans un mode de réalisation, la capacité communique par un étranglement avec la source, et le dispositif d'obturation ouvre et ferme un orifice de la paroi mobile. Selon une particularité de l'invention, le dispositif d'obturation comprend une soupape montée sur une tige mobile entre deux butées et reliée à la cloison mobile par des moyens lui permettant de prendre, par rapport à celle-ci, deux positions stables provoquant respectivement l'ouverture et la fermeture de la soupape. Ces moyens de liaison comprennent avantageusement au moins une lame élastique courbe (par exemple au moins une membrane en forme de coupelle) du type 1Va retournement", c'est-à-dire dont la face convexe devient concave quand on la sollicite dans le sens de l'aplatissement. La soupape est de préférence montée coulissante sur la tige, entre deux butées; sur une distance inférieure ou égale au déplacement de la tige entre ses deux positions stables. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant des dessins que du texte fai Sant, bien entendu, partie de ladite invention. La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un capotage tournant de réacteur d'avion, muni d'un dispositif selon l'in Invention la figure 2 est une vue partielle analogue à la figure 1, montrant à plus grande échelle le dispositif selon l'invention la figure 3 est une vue en élévation d'une membrane " & retournement" faisant partie de ce dispositif ; les figures 4, s, 6 et 7 sont des vues partielles analogues à la figure 1, nontrant schématiquement diverses positions des éléments du dispositif pendant le fonctionnenent de celui-ci. On voit sur la figure 1 l'extrémité avant d'un rotor de compresseur l de turboréacteur d'avion et un capotage 2 supporté par le bord antérieur de ce rotor 1. Le capotage 2 est un corps creux constitué par une paroi 3 ayant au repos la forme d'une calotte sphérique 3a raccordée à un tronc de cone 3b, luf-n & e raccordé à un rebord cylindrique 3c terminé par une bride annulaire > t. Comme on le voit sur le dessin, cette bride 3d est emprisonnée entre un épaulement la du rotor 1 et une bride 4a d'un support 4 qui sera décrit plus loin, elle-me- me naintenue par des pièces rapportées lb boulonnées au rotor en lc.La paroi 3 du capotage 2 ainsi monté est de révolution autour de l'axe It' du rotor t. Elle est percée de trous 5 et munie intérieurement de nervures 6 disposées dans des plans méridiens et également réparties angulairement autour de l'axe Xt'. Chacune de ces nervures est percée d'un trou 6a destiné à servir de point d'attache au dispositif selon l'invention, qui sera décrit plus loin et qui agit en exerçant périodiquement une traction sur les nervures de nanière à déformer la paroi 3 et à la laisser ensuite reprendre sa forne naturelle. Be capotage doit donc être déformable élastiquement. Pour un avion volant à faible vitesse (température de paroi inférieure A 2000 C), il pourra être exécuté en matière élastique armée de tissu de verre. Pour un avion volant à grande vitesse, le capotage pourra être fait en matière élastique chargée de graphite armé d'un tissu de verre ou d'un tissu de laine de quartz, ou bien en un nétal spécial (marque NIMONIC) de faible épaisseur revêtu d'un élastomère, ou encore en une matière stratifiée avec une résine phénol, silicone ou analogue. Le dispositif selon l'invention est un moteur pneumatique logé à l'intérieur du capotage 2 dans le support 4 déjà mentionné. Ce support 4, fixé au rotor 1 par sa bride 4a comme on l'a expliqué, est de révolution autour de l'axe XX'. I1 comprend (voir aussi figure 2) un carter cylindrique 4b relié à la bride 4a par un voile tronconique 4c, et une paroi antérieure annulaire 4d dont l'ouverture centrale est entourée d'une collerette cylindrique 4e. Cette paroi 4d est traversée par une pluralité de fentes radiales 4f. Un équipage mobile 7, égalenent de révolution autour de l'axe XX', peut coulisser axialement dans le support 4. Cet équipage 7 comporte à l'avant une douille 7a engagée dans la collerette 4e qui assure le guidage du coulissement. En arrière de la douille 7a, l'équipage 7 comporte un voile extérieur 7b et un voile intérieur 7c, tous deux en forme de disques lé gêrement coniques formant ensemble la cloison mobile mentionnée dans l'introduction de la présente description, et un manchon cylindrique 7d prolongeant la douille 7a vers l'arrière et traversé par une pluralité de fentes 7e. Le voile intérieur 7c est traversé par un orifice central 8 bordé par un bourrelet 7f destiné à former un siège de soupape comme on l'expliquera plus loin. A la périphérie du voile 7b est fixé le bord antérieur d'un soufflet 9 qui est logé dans la cavité annulaire située en arrière de ce voile 7b, entre le carter 4b et le manchon 7d. Le bord postérieur du soufflet 9 est fixé à un appendice iCa d'un fond annulaire 10, dont la périphérie est fixée à l'arrière du carter 4b par agrafage en lOb. Dans l'ouverture centrale 10c de ce couvercle annulaire est vissée une bague filetée 11 qui maintient serré contre un épaulement lOd de cette ouverture un couvercle 12 pourvu d'un orifice central 13. Avec le siège 7f coopère une soupape annulaire 14 dont le bord intérieur forme un manchon 14a qui est monté coulissant sur une tige 15 coaxiale à l'équipage 7 et montée dans celui-ci de manière à pouvoir se déplacer axialenent entre deux positions stables. A cet effet, la tige 15 est pourvue à l'avant d'une portion filetée 15a partant d'un épaulement 15b et à l'arrière d'un trou taraudé 15c dans lequel est vissée une vis 16 ; une première nenbrane 17 en forme de coupelle est pourvue d'un trou central 17a (voir aussi figure 3) qui est enfilé sur la portion filetée l5a par dessus une douille 18 et dont le bord est serré contre la douille 18, elle-mêne appuyée contre l'épaulement 15b par un écrou 19 vissé sur cette portion filetée ; une seconde membrane 20 identique à la membrane 17 est de mene assujettie à la tige 15 par le bord de son trou central serré contre l'arrière de cette tige par un contre-écrou 21 vissé sur la vis 16. La périphérie de la men- brane 20 est serrée contre un épaulement 7 du manchon 7d par une bague filetée 22 vissée dans un taraudage 7h de ce manchon. La périphérie de la nenbrane 17 est naintenue contre un épaulement 7i, situé au fond de la douille 7a, par une bague 23 engagée dans cette douille et qui sera décrite plus loin. Les membranes 17 et 20 sont métalliques et sont pourvues d'ouvertures 17b (figure 3). Conme chaque membrane est en forne de coupelle, l'élasticité du métal qui la constitue lui permet de se retourner brusquement quand on appuie sur sa face convexe. La douille 18 forne une butée antérieure pour le manchon 14a de la soupape 14, et la tige 15 est pourvue d'un second épaulement lsd qui forme une butée postérieure pour le nanchon 14a. La longueur du coulissenent de la soupape 14 sur la tige 15 est limitée par ces deux butées à une valeur infé- rieure ou égale au déplacent de l'équipage 7 par rapport à la tige 15 lors du retournenent des membranes 17 et 20.La vis 16 traverse avec un certain jeu l'orifice central 13 du couvercle 12 et est pourvue en arrière de ce couvercle d'une tête 16a formant une butée qui limite le déplacement de la tige 15 vers 11 avant par rapport au couvercle 12 et donc par rapport au support 4 auquel ce couvercle est fixé par l'entremise du couvercle annulaire 10. Le contre-écrou 21 forme une autre butée qui linite de nêne le déplacement de la tige 15 vers l'arrière. Dans la douille 7a de l'équipage 7 est engagée par coulissement la bague 23 déjà mentionnée. Cette bague est pourvue, regard de chaque nervure 6 du capotage 2, d'une oreille 23a sur laquelle est articulée une extrémité d'une biellette 24 dont l'autre extrériité est articulée sur le trou 6a de la nervure située en regard. Les biellettes 24 sont ainsi situées dans des plans méridiens, c'est-à-dire passant par l'axe XX'. L'ensenble du moteur pneumatique est donc supporté d'une part par le voile tronconique 4c attaché à la partie antérieure du rotor de conpresseur 1, et d'autre part par la bague 23 attachée par les biellettes 24 aux nervures 6 du capotage 2, lui nême attaché au rotor 1. L'ensemble du dispositif tourne autour de l'axe Xx' avec le rotor 1 lorsque le turboréacteur est en marche. Lorsque la soupape 14 est appliquée sur son siège 7f, l'espace compris à l'intérieur du capotage 2 et de la partie antérieure du rotor 1 est divisé en une enceinte antérieure 25 et une enceinte postérieure 26 qui sont séparées de façon pratiquement étanche, la séparation étanche comprenant le voile 4c, le carter 4b, le soufflet 9, la paroi 7b, 7c de l'équipage 7, la soupape 14 et l'embout avant de la tige 15. L'enceinte antérieure 25 communique avec 1'atmosphère par les trous 5 et comprend la chambre 25a comprise entre le voile extérieur 7b et la paroi antérieure 4d, puisqu'elle communique avec cette chambre par les fentes 4f de cette paroi, ainsi que la chambre 25b comprise entre le voile intérieur 7c et la membrane 17 puisqu'elle communique avec cette chambre 25b par les ouvertures 17b de la membrane.La face antérieure de la paroi nobile 7b, 7c est donc soumise à la pression ambiante Po. L'espace compris à l'intérieur du soufflet 9, et limité en avant par la cloison mobile 7b, 7c et en arrière par les couvercles 10, 12, forme une seule capacité 26a puisque ses diverses parties sont en communication par les fentes 7e du manchon 7d et par les ouvertures 17b de la membrane 20.Cette capacité 26a communique, par l'interstice annulaire conpris entre la vis 16 et le bord de l'orifice 13 du couvercle 12, avec le reste de l'enceinte postérieure 26, qui se trouve à une pression P1 plus grande que Po qui est prélevée, par des moyens connus non représentés, our un étage internédiaire du conpresseur. Dans l'hypothèse considérée (soupape 14 appliquée sur son siège), la capacité 26a est donc à la pression P1, de sorte que cette pression agit sur la face postérieure de la paroi mobile 7b, 7c et tend à la pousser vers l'avant. Par contre, quand la soupape 14 est écartée de son siège, l'air fuit plus rapidement par ce siège qu'il n'est admis dans la capacité 26a par l'interstice étranglé entourant la vis 16 ; cette capacité 26a se trouve donc à la pression ambiante Po et aucune force pneumatique n'est exercée sur la paroi mobile 7b, 7c puisque ses deux faces sont soumises à des pressions égales. Quand le turboréacteur est à l'arr8t, c'est-à-dire quand la pression ambiante règne dans l'enceinte postérieure 26, le dispositif est dans la position représentée sur les figures 1 et 2. Dans cette position, la paroi 3 du capotage a sa conformation naturelle de repos et les bielles 24 maintiennent la bague 23 contre la périphérie de la membrane 17, elle-nême appuyée contre l'épauletent 7c, de manière à maintenir l'équipage 7 en fin de course arrière, les membranes 17 et 20 ayant leur concavité tournée vers l'arrière et le contre-écrou 21 étant en butée contre le couvercle 12, tandis que la soupape 14 est en contact avec la butée 15d cui la naintient appliquée sur son siège 7f. Dès que la pression P1 s'établit dans l'enceinte 26 et la capacité 26a, la paroi 7b, 7c est sollicitée vers l'avant comme on 1'a expliqué et commence à se déplacer dans ce sens. La position des éléments du dispositif pendant ce mouvenent est représentée schématiquement sur la figure 4, sur laquelle l'ensemble de la paroi mobile 7b, 7c est désigné par la reférence 7bc. L'air à la pression P1 entre suivant la flèche F1 pendant l'allongement du soufflet 9. La paroi mobile ?bc entraine avec elle la tige 15 par l'entremise de équipage 7 et des membranes 17 et 20, de sorte que la soupape 14 reste appliquée sur son siège et que le mouvement vers l'avant se poursuit.L'équipage 7 entrain avec lui la bague 23, de sorte que les biellettes 24 agissant sur les nervures 6 obligent la paroi 3 du capotage 2 à se déformer élastiquement. Lorsque la tête 16a de la vis 16 arrive en butée sur le couvercle fixe 12 (figure 5), elle empêche la tige 15 de poursuivre son mouvement vers l'avant, tandis que la cloison nobile 7bc continue à être poussée dans ce sens. La poussée est transmise par l'équipage 7 à la périphérie de la membrane 17 et à celle de la membrane 20, de sorte que les deux membranes se retournent brusquement (figure 6) et renvoient la tige 15 vers l'arrière. Le déplacement ainsi inposé à la tige est, conne or. l'a vu, au moins égal à la course de la soupape 14 entro les butées 15d et 18, de sorte que la butée 18 écarte cette soupape de son siège 7f. Dés lors, l'air sort de la capacité 26a suivant la flèche F2 à nesure qu'elle y entre suivant la flèche F1. Comne on l'a expliqué, la paroi mobile 7bc n'est alors plus sou nise à aucun effort pneunatique, nais la paroi 3 du capotage tend à reprendre sa conformation de repos et sollicite donc la bague 23 vers l'arrière par l'entremise des biellettes 24. Cette bague 23 maintient donc la périphérie de la nenbrane 17 contre l'épaulement 7i de l'équipage 7 et pousse celui-ci et sa paroi mobile 7bc vers l'arrière. La tige 15 est ainsi entraSnee en arrière par l'entremise des nenbranes 17 et 20 qui conservent leur concavité tournée vers l'avant, de sorte que la butée 18 maintien la soupape 14 à l'écart de son siège 7f. Lors- que le contre-écrou 21 vient buter contre le couvercle 12 (figure 7), les deux membranes se retournent de nouveau et le système est ainsi ramené à sa position de départ (figures 1 et 2), et le nouvenent de va-et-vient se poursuit indéfiniment. Une fréquence de 12 à 20 aller et retour par minute suffit à enpEcher l'accumulation de givre ou de glace sur le capotage e On peut facilenent régler la fréquence en nodifiant la distance entre les butées 21 et 16a, ce qui peut être fait en vissant ou dévissant la vis 16. R Dl CA~CIOiU;S 1. Dispositif servant à empêcher les dépôts de givre ou de glace sur une paroi déformable élastiquement en lui imposant des changements de courbure, comprenant une capacité limite par une paroi mobile, un dispositif d'obturation à deux positions propre à soumettre alternativement la capacité à la pression ambiante et à une pression différente fournie par une source de pression, et des moyens pour changer la position de ce dispositif d'obturation à chaque fin de course de la paroi mobile, caractérisé par un organe relié à ladite paroi déformable de façon à la déformer en étant entraîné en translation dans un sens par ladite paroi mobile quand celle-ci est déplacée vers une desdites fins de course par la pression régnant dans la capacité, et à titre entrainé en translation dans l'autre sens par la paroi déformable revenant élastiquement à sa position de repos, pour entraîner la paroi mobile vers son autre fin de course. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la capacité communique par un étranglement avec la source et que le dispositif d'obturation ouvre et ferme un orifice de la paroi mobile. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'obturation comprend une soupape montée sur une tige mobile entre deux butées et reliée à la paroi mobile par des moyens lui permettant de prendre, par rapport à celle-ci, deux positions stables provoquant respectivement l'ouverture et la fermeture de la soupape. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ces moyens de liaison comprennent au moins une lame élastique courbe du type "à retournement", c'est-à-dire dont la face convexe devient concave quand on la sollicite dans le sens de l'aplatissement. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que la soupape peut coulisser sur la tige sur une distance inférieure ou égale au déplacement de la tige, par rapport à la paroi mobile, entre ses deux positions stables. 6. Dispositif selon une auelconque des revendications précédentes, destiné à empêcher les dépôts de givre ou de glace sur un capotage tournant fixé à l'avant d'un rotor de compresseur de turboréacteur d'avion, caractérisé en ce que l'organe qui est entrainé en translation par la paroi mobile est relié à la paroi déformable par une pluralité de biellettes situées dans des plans méridiens, c'est-à-dire passant par l'aie du turboréacteur, chacune desdites biellettes étant articulée sur ledit organe et sur une nervure de la paroi déformable du capotage. 7. Dispositif selon les revendications 2 et 6, caractérisé en ce que la capacité est contenue dans un carter fixé au rotor par une cloison formant avec les parois de ladite capacité une séparation pratiquement étanche entre une enceinte antérieure et une enceinte postérieure lorsque l'orifice de la paroi mobile est obturé, que 11 enceinte antérieure communique avec l'atmosphère, et que l'enceinte postérieure communique avec la capacité par l'étranglement et est alimentée en air comprimé prélevé sur le compresseur. 8. Dispositif selon les revendications 3 et 7, caractérisé en ce que l'étranglement est formé par un interstice entre le bord d'un orifice d'une paroi fixe commune au carter et à la capacité, et un prolongement postérieur de la tige qui traverse cet orifice avec jeu, et que les butées sont portées par ce prolongement postérieur et coopèrent avec ladite paroi fixe. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la capacité est limitée par un soufflet dont le bord postérieur est attaché à cette paroi fixe et dont le bord antérieur est attaché à la paroi mobile, et que celle-ci est solidaire d'un équipage qui est monté coulissant dans le carter. 10. Dispositif selon la revendication 9 et une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la tige est suspendue et centrée dans l'équipage par deux membranes en forme de coupelles qui constituent les lames élastiques "à retournement".