Brevet FR2503865A1 — publié le 19821015

- La présente invention concerne un dispositif capteur de pression du type à soufflets et plus précisément un perfectionnement à un tel dispositif o la rupture par fatigue due aux vibrations des soufflets est réduite au minimum. Un type bien connu de dispositif capteur de pression comprend une ou plusieurs capsules de soufflets qui répondent par un mouvement à la pression d'un fluide en contact avec celles-ci. Les soufflets peuvent déplacer un indicateur de pression ou selon une autre possibilité, un dispositif de réglage du fluide telle qu'une soupape ou autre semblable pour régler la pression mesurée. Comme on l'a indiqué dans le brevet US No. 3 975 903, pour le réglage des carburants des moteurs à turbine à gaz, on ut lise souvent de tels dispositifs cap- teurs de pression du type à soufflets. Comme on l'a décrit dans ce brevet, de tels dispositifs capteurs de pression comprennent généralement un soufflet "moteur" répondant à une pression captée telle que la pression de dé- charge d'un compresseur d'un moteur à turbine à gaz. Cette pression est considérée, par référence, à une pression absolue au moyen d'un soufflet sous vide, (comprenant un vide), la pression ambiante agissant sur le soufflet "moteur" étant compensée par la même pression agissant sur le souf- flet sous vide. Pour autant que de tels dispositifs de régla- ge du carburant soient montés à proximité des moteurs à turbine à gaz associés, on comprendra aisément que les vibrations d'un moteur sont très aisément transmises aux dispositifs de réglage du carburant et au dispositif capteur de pression dans celui-ci. On a récemment découvert que ces vibrations qui sont égales, en fréquence, à la fréquence naturelle des soufflets et diverses harmoniques de celle-ci, provoquent la rupture par fatigue des soufflets et par consé- S5 quent un mauvais fonctionnement du dispositif de réglage du carburant et peuvent parfaitement provoquer un mauvais fonctionnement du moteur à turbine à gaz associé. Les soufflets sous vide utilis& dans les dispositifs capteursde la pression sont particulièrement susceptibles de subir de telles ruptures par fatigue dues aux vibrations. 2503 865 -2- Il est, par conséquent, parmi les buts de la présente invention de réaliser un dispositif capteur de pression du type à soufflets, amélioré o la rupture par fatigue due aux vibrations de la capsule du soufflet est réduite au minimum. Selon la présente invention la rupture par fatigue due aux vibrations d'une capsule de soufflet capteur de pression est réduite au minimum en prévoyant d'enrouler une matière amortissant les vibrations, saturée par un fluide, autour de la partie principale de la surface de la capsule. La matière amortissant les vibrations peut comporter toute substance convenable telle qu'une mousse de polyuréthane à cellules ouvertes et le fluide peut comprendre tout liquide convenable ou gaz,selon la structure des capsules dessouffletset la fré- quence de la vibration naturelle de celles-ci. La vibration est amortie à la fois en limitant le mouvement de la capsu- le par la matière amortissant les vibrations elle-même et en limitant le transfert d'énergie au travers du fluide par l'isolation partielle des poches de fluide dans la matière d'amortissement. Pour que l'invention puisse être comprise, référence est faite à la figure qui est une vue partielle- ment en coupe d'un mode de réalisation préféré d'un dispositif capteur de pression du type à soufflets selon la présente invention. Dans cette figure un dispositif capteur de pression du type à soufflets est montré en 10, ce disposi- tif comprenant une enceinte 15 avec un orifice 20 et une enceinte 25. Les enceintes s'adaptent aux capsules 30 et de soufflets scellées de manière étanche à des pistons ou têtes 40 et 45 respectivement. Les soufflets sont rac- cordés par une tiUe 50 comprenant un bras transversal 55 qui les raccorde, par exemple, à un indicateur de pression ou un dispositif de réglage de la pression telle qu'une soupape de réglage ou autre semblable. Une pression à mesurer Pm telle qu'une pression de décharge d'une section de compression d'un moteur à turbine à gaz, peut être introduite dans le dispositif capteur de pres- 2503 86e _ 3.- sion par l'orifice 20 et agit sur la surface externe de la tête 40. La surface opposée (interne) de la tête 40 est actiunnée par la pression ambiante Pa qui peut être la pression du carburant lorsque le dispositif capteur de pression 10 est utilisé dans un dispositif-de réglage 60 d'un moteur à turbine à gaz. Les soufflets répondent à ces pressions selon la manière habituelle en produisant un mouvement longitudinal ori une force proportionnelle aux pressions commandant ainsi le bras transversal 55. Pour obtenir la pression mesurée par rapport à une valeur absolue comme point de référence, il est nécessaire de supprimer l'effet de la pression ambiante sur le côté interne de la tête 40. Une telle suppression est obtenue par le soufflet 35 dans lequel la pression ambiante agissant sur la surface interne de la tête 45 compense la pression ambiante agissant sur la surface interne de la tête 40. Ainsi qu'on l'a indiqué ci-dessus, la vibra- tion des capsules des soufflets à leur fréquence naturelle ou à des multiples de cette fréquence résulte souvent en une rupture par fatigue des soufflets, provoque un mauvais fonctionnement de tout appareil associé tel qu'un dispositif de réglage du carburant d'un moteur à turbine à gaz, si le dispositif capteur de pression est ainsi employé. Ceci est particulièrement vrai en ce qui concerne les soufflets sous vide 35 qui ont présenté jusqui'à présent une tendance exagérée à de telles ruptu- les par fatigue dues aux vibrations. Ju Pour réduire au minimum le risque d'une telle rupture par fatigue, le dispositif capteur de pression du type à soufflets selon l'invention comprend un moyen pour, d'une manière efficace, simple et économique amortir de telles vibrations. Comeme on peut le voir dans le dessin, le dispositif capteur de pression selon l'invention com- prend une enveloppe de matière amortissant les vibrations , qui à l'état non comprimé, remplit sensiblement l'espace radial entre la capsule associée et la surface inLerne du i'enceinte. Ainsi qu'elle est employée ici, 4( I'expressiori "la surface principale" de la capsule désigne 2503 865 -4- les surfaces externes des circonvolutions des soufflets, étant bien entendu que la matière d'amortissement n'occupe pas les espaces entre les circonvolutions adjacentes et par conséquent ne gène pas le mouvement des soufflets. La matière d'amortissement comprend toutes substances convenables qui sont capables d'être saturées par un fluide dont la nature dépend de la structure et de la fréquence naturelle de la vibration de la capsule 70 de soufflet. Dans les disposi- tifs de réglage de carburant des moteurs à turbine à gaz o la capsule du soufflet est réalisée en un acier inoxydable tel que Inconel 718 (désignation commerciale) et o la fré- quence naturelle de vibrations de la capsule est de l'ordre de 400 cycles par seconde, la matière 100 d'amortissement des vibrations comprend une mousse de polyuréthane. Dans le mode de réalisation préferé, la mousse est réalisée sous forme de feuille allongée de largeur égale à la longueur de la capsule et enroulée de façon répétée autour de la cap- sule pour remplir les vides entre la capsule et la paroi de l'enceinte. La matière d' amortissement des vibrations est saturée par un fluide convenable, de préférence, un fluide dont la pression définit la pression ambiante dans le dispo- sitif capteur de pression. Dans un mode de réalisation préféré, o le dispositif capteur de pression est utilisé dans un dispositif de réglage du carburant d'un moteur à turbine à gaz, ce fluide comprend du carburant de moteur à réaction qui remplit l'intérieur de l'enceinte 25. La vibration de la capsule 70 du soufflet est 3( a]itrtie essentiellement selon deux mécanismes. Tout d'abord, ,umatière d'amortissement ou mousse 100 amortit les vibra- tit>ns par l'lnterposition de sa propre masse entre la capsule ut la surface interneë l'enceinte. Deuxièmement, les cellules ouvertes de la mousse qui comprennent le fluide à 3 I 'intéil ieur,le la matière d'amortissement limitent la culuiiunication d(lu fluide d'une cellule à l'autre, réduisant ainsi clu LnflIHIIl l'énergie de transfert dans le fluide entre les ellules, amortissant ainsi davantage les vibra- tL,Lris. ['.t conséquent, on comprendra que les vibrations 41( sint eht I cfenieit réduites dans le dispositif capteur de 2503 865 -5- pression selon l'invention, d'une façon économique qui n'exige aucun mécanisme ou fluide d'amortissement spécial, mais plutôt un enroulement non coûteux et un fluide habituellement employé dans l'enceinte d'un dispositif capteur de pression. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs sensibles à la pression qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. 2503 865 -6- Revendications: 1. Dispositif capteur de pression comprenant une enceinte, un soufflet disposé dans cette enceinte et scellée à celle-ci, ce soufflet par son déplacement répondant à la pression d'un fluide dans cette enceinte, caractérisé en ce que ce dispositif capteur de pression comporte une matière (100) amortissant les vibrations, enroulée autour de la partie principale de la surface de ce soufflet t 35), cette matière enroulée étant saturée par ce fluide, cette matière, enroulée saturée servant à réduire au minimum les fractures par fatigue de ce soufflet ( 35) en amortissant les vibra- tions de ce soufflet (35) à la fréquence naturelle de celui- ci. 2. Dispositif capteur de pression selon la revendi- cation 1, caractérisé, en outre, en ce que cet enroulement de la matière d'amortissement se fait dans un état générale- ment non comprimé, remplisssant sensiblement un vide entre cette partie principale de la surface de ce soufflet C 35) et la surface interne de cette enceinte ( 25). 3. Dispositif capteur de pression selon la revendi;- cation 1, caractérisé, en outre, en ce que cette matière amortissant les vibrations est une matière de mousse à cellules ouvertes. 4. Dispositif capteur de pression selon la revendi- cation 3, caractérisé en ce que cette mousse est une mousse de polyuréthane. 5. Dispositif capteur de pression selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que ce fluide comprend un carbu- rant liquide de moteur à turbine à gaz.