Brevet FR2206455A1 — publié le 19740607

La présente invention concerne un dispositif de manoeuvre et de commande d'un ensemble de volets disposés sur une couronne annulaire et destinés à agir sur un flux de gaz traversant la section intérieure de cette couronne. Plus spécialement, l'invention vise à réaliser un dispositif de manoeuvre et de commande susceptible de permettre le positionnement correct et équilibré d'un ensemble de volets disposés annulairement à l'intérieur d'une conduite ou à l'extrémité d'une tuyère d'éjection, de façon à contrôler la section de passage des gaz s'échappant de la tuyère ou parcourant la conduite et à en commander la direction. Plus particulièrement encore, l'invention vise à réaliser un ensemble de volets commandés par des moyens mécaniques et disposés annulairement de façon à former un dispositif convergent à orientation réglable, manoeuvré par des moyens mécaniques et commandé à distance. Une application plus précise de l'invention concerne les dispositifs de volets disposés à l'extrémité terminale d'une tuyère primaire dans un réacteur permettant la propulsion d'un avion ou d'un engin. On connait déjà des dispositifs de ce genre qui sont disposés à l'extrémité aval des tuyères primaires dans les réacteurs d'aviation, l'extrémité de cette tuyère constituant la sortie des gaz brillés et soumis à expansion ; la section aval de cette tuyère primaire est généralement prévue avec une couronne annulaire de volets disposés sur le pourtour de ladite section, articulés sur la paroi terminale de la tuyère et susceptibles d'être manoeuvrés par des moyens mécaniques, notamment par des vérins hydrauliques pour basculer selon leur axe d'articulation en formant ainsi un dispositif convergent susceptible de prendre un angle de convergence, par rapport à l'axe d'entrainement du fluide, de valeur appropriée. Cependant les dispositifs actuellement connus ne donnent pas parfaite satisfaction ; en effet, les volets sont manoeuvrés par un jeu de vérins prenant appui d'un côté sur un support annulaire entourant l'extré- mité de la tuyère primaire et de l'autre côté étant articulés sur le volet ou sur une console solidaire du volet; la manoeuvre du vérin se faisant alors selon un axe sensiblement perpendiculaire par rapport à la force opposée qui s'exerce sur le volet et qui tend à le ramener par un mouvement angulaire dans sa position articulée sensiblement parallèle au trajet du fluide, on obtient un dispositif dont le fonctionnement n'est pas satisfaisant. Un objet-de l'inventinn est de réaliser un dispositif de manoeuvre d'un jeu de volets constituant un dispositif convergent à l'extrémité d'une tuyère primaire dont le fonctionnement est particulièrement sûr et équilibré. L'invention permet encore, selon un autre objet, de réaliser un dispositif déflecteur annulaire disposé à l'extrémité terminale d'une tuyère primaire comportant deux couronnes de volets déflecteurs, disposées successivement, chaque couronne pouvant être positionnée selon un profil longitudinal adapté en réalisant soit un dispositif successivement convergent/divergent du type venturi, soit un dispositif convergent à deux angles de convergence successifs, soit éventuellement un dispositif divergent à deux angles de divergence, soit enfin et éventuellement un dispositif déflecteur annulaire dans lequel les deux couronnes successives seront disposées en ligne, deux volets successifs selon l'axe d'évacuation des gaz étant alors disposés sensiblement dans le même plan divergent ou convergent A cet effet, l'invention concerne un dispositif de manoeuvre et de télécommande d'un ensemble de volets, disposés sur le pourtour du trajet d'un fluide en vue de réaliser un ensemble convergent ou divergent, les volets étant articulés par leur extrémité amont à la paroi canalisant le fluide, le dispositif étant caractérisé en ce que chaque volet est relié au-volet voisin par des moyens mécaniques, articulés sur chaque volet en aval de l'articulation des volets sur la paroi de la canalisation dirigeant le fluide, ces moyens mécaniques étant susceptibles de prendre un mouvement d'extension provoquant par là l'écartement des volets l'un par rapport à l'autre et l'éloignement du bord libre des volets par rapport à l'axe d'écoulement du fluide, ces moyens mécaniques étant susceptibles de suivre un mouvement inverse de contraction provoquant le rapprochement des volets et leur fermeture, leur bord aval se rapprochant de l'axe central d'écoulement du fluide. Selon une première forme de réalisation de l'invention, les moyens mécaniques visant à permettre la manoeuvre des volets sont constitués par une pluralité de tiges, chaque tige chevauchant deux volets voisins, chaque extrémité de chaq-ue tige étant associée à un organe moteur solidaire d'un des volets ainsi réunis, cet organe moteur étant apte à provoquer une traction sur l'extrémité de la tige qui lui est associée. Par exemple, et selon une forme préférentielle de réalisation de l'invention, chaque tige est associée à un piston monté dans un cylindre de manoeuvre solidaire de chaque volet. Selon une forme de réalisation de l'invention encore plus spécifique et qui est présentée comme plus avantageuse, chaque volet est associé à un vérin unique à deux têtes disposé sensiblement selon l'axe longitudinal de ce volet, chaque vérin comportant deux chambres disposées symétriquement et recevant chacune un piston, les deux pistons étant placés en opposition, chaque piston étant solidaire d'une tige de manoeuvre, chaque tige de manoeuvre étant commune à deux vérins solidaires chacun de deux volets voisins. Dans cette disposition, la tige de manoeuvre chevauchant deux volets adjacents est susceptible d'être actionnée par chacun des deux pistons qui la terminent, chaque piston étant lui-même manoeuvré par un vérin appartenant à un volet correspondant. On comprend ainsi que le dispositif de manoeuvre constitue en réalité une couronne continue qui entoure intérieurement ou extérieurement le jeu de volets disposés en pétales, les volets étant tous articulés par leur extrémité amont sur la paroi de la canalisation. Dans le cas plus précis de l'adaptation de l'invention à un dispositif convergent pour gaz éjectés et détendus à la sortie d'une tuyère primaire dans un réacteur, les volets sont articulés au bord ou à l'extré- mité de la tuyère primaire. De préférence, le dispositif de manoeuvre défini ci-dessus sera disposé extérieurement, c'est-à-dire sur la face externe des volets par rapport à la face interne correspondant au trajet des gaz détendus. L'ensemble des tiges raccordées aux vérins constituent ainsi une couronne annulaire qui est susceptible, suivant la manoeuvre des pistons dans les vérins, de s'étendre ou de se rétracter en constituant un dispositif annulaire å diamètre variable. La rétraction du dispositif de manoeuvre provoque automatique ment le rapprochement des volets vers le centre, c'est-à-dire la réalisation d'un dispositif convergent ; au contraire, l'extension de l'ensemble du dispositif de manoeuvre et l'accroissement de son diamètre permet l'écartement des volets le# uns par rapport aux autres d'une part et l'éloignement de leur bord aval par rapport à l'axe d'écoulement du fluide en diminuant par consé quent l'angle de convergence du dispositif ou éventuellement en réalisant un divergent. Selon encore une caractéristique de l'invention, les têtes de vérins sont montées solidaires de la face externe de chaque volet par l'inter médiaire d'un jeu d'articulations à rotules. De préférence encore, chaque tête de vérin est montée solidaire de façon articulée sur la face externe du volet correspondant, par l'intermé diaire d'un jeu de piètements solidaires de chaque tête de vérin d'un côté et articulés sur la face externe du volet de l'autre côté au moyen d'une rotule. Par exemple, chaque vérin positionné centralement et dans l'axe longitudinal du volet comporte de part et d'autre un manchon de guidage de chacune des tiges de manoeuvre débouchant hors du manchon, chaque manchon étant associé à un collier emprisonnant ledit manchon, chaque collier étant associé à une paire de rotules, montées chacune sur une tige solidaire du collier, chaque rotule étant insérée dans un logement solidaire de la face externe du volet. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le vérin central comporte une nervure annulaire disposée selon son plan de symétrie et correspondant à l'axe longitudinal du volet, cette nervure coopérant avec un dispositif formant étrier et constituant un logement emprisonnant ladite nervure en assurant ainsi le centrage constant du vérin selon l'axe longitudinal du volet correspondant. Selon encore une caractéristique de l'invention, le jeu de volets primaires disposés à la sortie d'une tuyère d'éjection de gaz dans un réacteur d'aviation et associé à un dispositif de manoeuvre tel que décrit ci-dessus, est lui-même prolongé par un deuxième jeu ou couronne secondaire de volets disposés en aval, chaq#ue volet appartenant à la couronne secondaire étant ar ticulé sur le bord aval du volet primaire correspondant et disposé dans le même axe, l'ensemble des volets appartenant à la couronne secondaire com portant un dispositif de commande et de manoeuvre tel que défini ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit et qui est donnée en rapport avec une forme particulière de réalisation présentée à titre d'exemple et sans caractère limitatif en se référant aux dessins annexés. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un ensemble convergent/divergent réalisé selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe transversale du dispositif de commande et de manoeuvre des volets disposés à la sortie d'une tuyère primaire et conformes à l'invention. La figure 3 est une vue correspondant au dispositif de la figure 1 mais montrant le dispositif de commande et de manoeuvre en position rétractée. La figure 4 représente une vue en coupe d'un ensemble de vérins et tiges de manoeuvre selon l'invention. La figure 5 représente une vue partielle du vérin et des tiges correspondantes en position rétractée. La figure 6 représente une vue en plan d'un volet réalisé conforment à l'invention. La figure 7 représente une vue en coupe longitudinale du volet d e la figure 6 avec le détail des dispositifs d'articulation. La figure 8 représente une vue du détail du montage du vérin sur le volet correspondant, dont la figure 9 est une vue en coupe. La description est donnée plus spécialement en relation avec l'-application de l'invention à un jeu de volets convergents/divergents équi pant la sortie-d'une tuyère primaire dans un réacteur pour la propulsion d'avion. En considérant plus spécialement la figure 1, on voit l'extré- mité 1 de la tuyère primaire qui constitue l'orifice de sortie des gaz soumis à détente vers l'atmosphère. Sur le bord terminal de cette tuyère primaire, on a disposé, selon une couronne annulaire et formant un jeu de pétales, une première couronne de volets primaires prolongée vers l'aval par une se conde couronne de volets secondaires. Le volet primaire 2 est articulé en 3 sur une console 4 solidaire de l'extrémité de la tuyère primaire 1. A l'extrémité aval du volet primaire 1 est articulé à son tour le volet secondaire 5. L'invention porte essentiellement sur le dispositif de commande et de manoeuvre qui permet de positionner les jeux de volets primaires et secondaires dans toutes dispositions réciproques de façon à réaliser un dispositif de déflection et de guidage des gaz sortant de la tuyère primaire en fonction des conditions de vol ; le volet primaire 2 étant articulé sur le bord de la tuyère peut prendre toute position autour de l'articulation 3 et constituer suivant son positionnement un organe de déflection convergent selon un angle de valeur variable par rapport à l'axe d'écoulement des gaz; pareillement, le volet secondaire 5, articulé en 6, peut prendre toute position angulaire par rapport à cet axe d'articulation et former ainsi soit un volet convergent prolongeant l'action du volet primaire 2, soit au contraire un volet divergent, l'ensemble formant un dispositif convergent/ divergent du type venturi. Le dispositif de manoeuvre et de commande est représenté selon une vue générale aux figures 2 et 3 correspondant à deux positionne ments successivement expansé et rétracté de ce dispositif; il est formé d'une ceinture ou couronne qui entoure les volets disposés en pétales et articulés sur le bord de la tuyère ; plus spécialement, chaque jeu ou couronne de volets possède sa propre ceinture ou couronne de dispositifs de manoeuvre et de commande ; pour les commodités de la description, on se référera essentiellement aux dispo sitifs de commande et de manoeuvre disposés sur le volet primaire, étant toutefois précisé que le dispositif de commande adapté au jeu de volets secondaires a la même structure et la même action. On considérera maintenant les figures 6 et 8 qui donnent une vue plus spécifique du volet primaire et de son dispositif de manoeuvre ; le volet primaire est constitué par une plaque 2 formant surface de déflection et articulée en 3 sur la console 4 solidaire de l'extrémité de la tuyère ; le volet comporte des nervures de raidissement 7, 7' et il est associé latéralement à des volets intermédiaires 8, 8' coulissant entre deux volets adjacents et permettant de remplir en toute position relative des volets primaires l'es- pace intersticiel les séparant. A ce volet primaire 2 est associé un vérin 9 le vérin est à double tête et comporte deux manchons de sortie 10 et 10', de sortie des tiges de manoeuvre 11 et 11' dont le fonctionnement sera exposé plus loin. Chaque vérin à double tête 9 est monté solidaire du volet 2 par un jeu d'articulations à rotules ; à cet effet, chaque manchon 10 et 10' porte un collier de maintien 12, 12' (figures 7 et 8) qui emprisonne chaque manchon et qui est articulé sur le volet par les deux dispositifs à rotules 13, 14 ; de plus, le vérin à double tête 9 comporte selon son plan de symétrie une nervure annulaire 15 venant reposer et se loger dans la rainure de profil correspondant 16 disposée sur la paroi extérieure du volet 2 ; on obtient ainsi un centrage permanent du vérin à double tête 9 selon l'axe longitudinal du volet 2. Le fonctionnement du dispositif de manoeuvre sera mieux com pris à la lumière des figures 4 et 5. On voit que le vérin comporte deux chambres 17 et 18, position nées selon un plan de symétrie 19 ; les deux chambres étant séparées par un diaphragme intérieur 20. Chaque chambre est occupée par un piston 21, 21' manoeuvré par la pression du fluide introduit dans chaque chambre ; le piston peut être éventuellement actionné par un fluide agissant sur chacune de ces faces succ essivement ; on peut également prévoir que l'action du fluide moteur ne s'exercera que sur la face externe du piston, l'action des gaz tendant àre- pousser les volets vers leur position d'extension maximum jouant alors le rôle de force de rappel ; les canalisations d'introduction de liquide moteur dans les chambres 17 et 18 respectivement agissant sur les faces 22, 22' du piston ou dans les chambres internes 23, 23', agissant sur les faces corres pondantes 24, 24' du piston n'ont pas été représentées pour des raisons de simplification. Chaque piston est associé à une tige de manoeuvre 25 et chaque tige de manoeuvre est reliée elle-même à deux pistons appartenant à deux vérins voisins. Dans ces conditions et comme on le voit aux figures 2 et 3, chaque tige de manoeuvre 25, 25' est soumise à l'action des deux vérins voi sins 9 et 9' ; l'introduction de liquide moteur dans les chambres des vérins provoquant une poussée sur le piston et tendant par conséquent à éloigner les vérins 9 et 9' l'un de l'autre, on peut ainsi passer de la position de rétrac tion représentée à la figure 3 à une position d'extension de la couronne de vé rins et tiges comme on le voit à la figure 2, et réciproquement; on comprend dans ces conditions et en considérant notamment la figure 1 que lorsque la couronne d'organesde manoeuvre formés des vérins et des tiges passe d'une position d'extension représentée en vue transversale selon la figure 2 et cor respondant au positionnement de chaque vérin figuré en pointillé sous la réfé rence 26 de la figure 1, à une position de rétraction représentée en vue trans versale sur la figure 3 et correspondant au positionnement de chaque vérin selon la référence 27 de la figure 1, les volets primaires 2 articulés en 3 varient de positionnement angulaire par rapport à l'axe d'évacuation des gaz en effet, les vérins étant montés solidaires des volets, la poussée exercée par les tiges et tendant à éloigner les vérins l'un de l'autre, la couronne de manoeuvre passe en position d'expansion ou de dilatation; le bord aval des volets primaires 2 suit ce mouvement et le jeu de pétales formé par les volets est ainsi amené à s'ouvrir; dans le mouvement inverse, le jeu de volets se referme en formant alors un ensemble convergent d'angle plus prononcé. Cependant, le dispositif ainsi réalisé est centré avec une parfaite régularité ; il est en effet indispensable dans un dispositif de ce genre que quel que soit le mouvement que suivent les volets, l'ensemble réalise une surface de révolution tronconique constamment centrée ; il est notamment indispensable d'éviter qu'une fuite ou une défection constatée dans le fonctionnement d'un des vérins n'entrafne une distorsion et un excentrage du positionnement du jeu de volets ; dans le cas du dispositif décrit, les vérins étant fermement maintenus au centre de chaque volet, la défection d'un des vérins ntentrainera aucune distorsion dans le positionnement du jeu de volets, l'action des autres vérins amenant automatiquement la rétraction de l'ensemble selon un mouvement régulier, le centre de la couronne restant constant, cela malgré la défaillance éventuelle d'un des vérins appartenant au système. Les volets déflecteurs secondaires 5 sont eux-mêmes pourvus d'un dispositif identique dont le détail n'est pas donné et qui est simplement figuré par le cercle 28 sur la figure 1 correspondant au positionnement d'un vérin central associé aux volets 5; le jeu de volets 5 comprend de la même façon une couronne formée de vérins disposés au centre et selon l'axe longitudinal de chaque volet, les vérins étant reliés entre eux par des tiges de manoeuvre chevauchant deux volets adjacents et soumises à l'action des pistons appartenant à deux vérins voisins ; l'action du liquide moteur sur les faces des pistons provoquant le rapprochement ou ltécartement des vérins entre eux et, partant, le positinirnement du jeu de volets selon un angle voulu par rapport au trajet d'écoulement des gaz s'échappant de la tuyère. REVENDICATIONS l - Dispositif de manoeuvre et de télécommande d'un ensemble de volets, disposés sur le pourtour du trajet d'un fluide en vue de réaliser un en semble convergent ou divergent, les volets étant articulés par leur extrémité amont à la paroi canalisant le fluide, le dispositif étant caractérisé en ce que chaque volet est relié au volet voisin par des moyens mécaniques, articulés sur chaque volet, ces moyens mécaniques formant une couronne annulaire susceptible de prendre un mouvement d'extension provoquant par là l'écarte- ment des volets l'un par rapport à l'autre et l'éloignement du bord libre des volets par rapport à l'axe d'écoulement du fluide, ces moyens mécaniques étant susceptibles de suivre un mouvement inverse de contraction provoquant le rapprochement des volets et leur fermeture, leur bord aval se rapprochant de l'axe central d'écoulement du fluide. 2 - Dispositif de manoeuvre et de télécommande d'un ensemble de volets, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens mé caniques visant à permettre la manoeuvre des volets sont constitués par une p luralité de tiges, chaque tige chevauchant deux volets voisins, chaque extré mité de chaque tige étant associée à un organe moteur solidaire d'un des volets ainsi réunis, cet organe moteur étant apte à provoquer une traction sur l'extrémité de la tige qui lui est associée. 3 - Dispositif de manoeuvre et de télécommande d'un ensemble de volets, selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'organe moteur - est constitué d'un vérin, chaque tige étant associée à un piston monté dans un cylindre du vérin, lui-même solidaire de chaque volet. 4 - Dispositif de manoeuvre et de télécommande selon les revendi cations 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe moteur est constitué par un dispositif a vis sans fin monté sur les volets et dont la rotation permet d'exer cer une force de traction sur au moins une tige, reliée au dispositif voisin dis posé sur le volet adjacent. 5 - Dispositif de manoeuvre et de télécommande d'un ensemble de volets, selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chaque volet est associé à un vérin disposé sensiblement selon l'axe longitudinal de ce volet, chaque vérin comportant deux chambres disposées symétriquement et rece vant chacune un piston, les deux pistons étant placés en opposition, chaque piston étant solidaire d'une tige de manoeuvre, chaque tige de manoeuvre étant commune à deux vérins solidaires chacun de deux volets voisins. 6 - Dispositif de manoeuvre et de télécommande d'un ensemble de volets, selon l'une quelconque des revendications précédentes, et constituant un dispositif convergent pour gaz éjectés et détendus à la sortie d'une tuyère primaire dans un réacteur, caractérisé en ce que les volets sont articulés au bord ou à l'extrémité de la tuyère primaire. 7 - Dispositif de manoeuvre et de télécommande d'un ensemble de volets, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif de manoeuvre est disposé extérieurement, c'est-adire sur la face externe des volets par rapport à la face interne correspondant au trajet des gaz détendus, l'ensemble des tiges raccordées aux vérins constituant ainsi une couronne annulaire susceptible, suivant la manoeuvre des pistons dans les vérins, de s'étendre ou de se rétracter en constituant un dispositif annulaire à diamètre variable. 8 - Dispositif de manoeuvre et de télécommande d'un ensemble de volets, selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que les organes moteurs sont montés solidaires de la face externe de chaque volet par l'intermédiaire d'un jeu d'articulations à rotules. 9 - Dispositif de manoeuvre et de télécommande d'un ensemble de volets selon la revendication 8, caractérisé par le fait que chaque organe moteur est monté solidaire de façon articulée sur la face externe du volet correspondant, par l'intermédiaire d'un jeu de piètements solidaires de l'organe moteur d'un côté et articulés sur la face externe du volet de l'autre côté au moyen d'une rotule. 10 - Dispositif de manoeuvre et de télécommande d'un ensemble de volets selon la revendication 9, caractérisé par le fait que chaque organe moteur positionné centralement et dans l'axe longitudinal du volet comporte de part et d'autre un manchon de guidage de chacune des tiges de manoeuvre débouchant hors du manchon, chaque manchon étant associé à un collier emprisonnant ledit manchon, chaque collier étant associé à une paire de rotules, montées chacune sur une patte solidaire du collier, chaque rotule étant insérée dans un logement solidaire de la face externe du volet. 11 - Dispositif de manoeuvre et de télécommande d'un ensemble de volets selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le vérin central comporte une nervure annulaire disposée selon son plan de symétrie et cor respondant à l'axe longitudinal du volet, cette nervure coopérant avec un dispositif formant étrier et constituant un logement emprisonnant ladite nervure en assurant ainsi le centrage constant du vérin selon l'axe longitudinal du volet correspondant. 13- Dispositif de manoeuvre et de télécommande d'un ensemble de volets selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le jeu de volets primaires disposés à la sortie d'une tuyère d'éjection de gaz dans un réacteur d'aviation et associé à un dispositif de manoeuvre tel que décrit ci-dessus est lui-même prolongé par un deuxième jeu ou couronne secondaire de volets disposés en aval, chaque volet appartenant à la couronne secondaire étant ar ticulé sur le bord aval du volet primaire correspondant et disposé dans le même axe, l'ensemble des volets appartenant à la couronne secondaire comportant un dispositif de commande et de manoeuvre tel que défini ci-dessus.