Brevet FR2551525A1 — publié le 19850308

La présente invention concerne un régulateur de pression à écoulement axial. La régulation de la pression dans des circuits de fluide est réalisée par des régulateurs qui sont habi5 tuellement rappelés par un ressort et qui utilisent souvent des faces d'application d'une pression différentielle pour le positionnement d'un obturateur par rapport à un orifice ou un siège lors du réglage du débit, et donc du réglage de la pression De tels régulateurs sont habi10 tuellement réalisés afin que l'écoulement du fluide soit très limité dans le régulateur, le trajet d'écoulement subissant souvent un changement de direction de 90 Les régulateurs classiques de pression sont souvent encombrants et nécessitent beaucoup d'espace et ont un grand encombre15 ment, et en outre on ne les incorpore pas facilement à des circuits ayant des canalisations souples. L'invention concerne un régulateur de pression à écoulement axial qui peut être facilement incorporé à des circuits à canalisations souples, sans augmenter 20 notablement l'encombrement de ces circuits. Elle concerne aussi un régulateur de pression qui peut réguler avec précision la pression d'un fluide dans un conduit, sans cependant limiter notablement l'écoulement du fluide autrement que pour la régulation de 25 la pression. Elle concerne aussi un tel régulateur qui peut être facilement incorporé au circuit formant accouplement et bec de remplissage pour le ravitaillement des aéronefs. Elle concerne aussi un régulateur de pression de configuration simple et commode, ayant une forme externe complémentaire de celle des éléments adjacents du circuit de fluide. Elle concerne aussi un régulateur de pression à écoulement axial comprenant un amortisseur de configu35 ration peu coûteuse qui réduit au minimum les vibrations et les oscillations de la soupape du régulateur. Elle concerne aussi un régulateur de pression à écoulement axial destiné à un circuit de fluide sous pression qui interrompt automatiquement l'écoulement du fluide en cas de débit excessif. Selon l'invention, un obturateur tubulaire 5 rappelé par un ressort est monté dans le passage d'écoulement de fluide d'un corps afin qu'il puisse s'y déplacer axialement Une première extrémite de l'obturateur est alignée axialement sur un siège, et des faces d'application d'une pression différentielle formées sur l'obtura10 teur règlent la position axiale de celui-ci par rapport au siège et règlent ainsi le débit et la pression du fluide La surface externe de l'obturateur est reliée à l'atmosphère afin que les caractéristiques de pression différentiellelors du fonctionnement soient reproductibles. 15 Un amortisseur est placé entre l'obturateur et le corps afin qu'il réduise au minimum les "oscillations" de l'obturateur, cet amortisseur comprenant une chambre de volume variable délimitée sur le corps ou l'obturateur et utilisée avec un régulateur a écoulement annulaire 20 de fluide par lequel la chambre communique avec le fluide sous pression Ainsi, l'entrée ou la sortie du fluide dans la chambre et hors de celle-ci est limitée si bien que 1 ' obturateur est amorti et ne peut pas subir des déplacements rapides sous l'action de vibrations. Dans un mode de réalisation de régulateur de pression selon l'invention, le corps peut être utilisé avec une buse classique de ravitaillement d'aéronefs militaires, et le siège de l'obturateur de régulation est monté afin qu'il soit mobile d'une manière telle que 30 le courant en excès dans le régulateur provoque un déplacement axial de la structure comprenant le siège et assure ainsi la fermeture du corps en empêchant tout écoulement supplémentaire du fluide. D'autres caractéristiques et avantages de l'in35 vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation en coupe diamétrale partielle d'un régulateur de pression selon l'invention, les différents éléments étant représentés dans leur position normale inactive; la figure 2 est une coupe en élévation d'une 5 partie du régulateur de la figure 1, montée sur un raccord, représentant l'obturateur en position de travail; la figure 3 est une coupe en élévation analogue à la figure 2, représentant le siège en position fermée déplacée lorsque le débit de fluide est excessif; la figure 4 est une élévation en coupe diamétrale partielle d'un autre mode de réalisation de régulateur de pression à écoulement axial selon l'invention, en position de repos, sans utilisation; et la figure 5 est une coupe partielle détaillée 15 du mode de réalisation de la figure 4, représentant l'obturateur en position de travail. Le régulateur de pression à écoulement axial selon l'invention peut être appliqué à de nombreux raccords de circuits de fluide et deux raccords sont représentés 20 sur les dessins Sur les figures 1 à 3, l'invention est mise en oeuvre dans un bec adaptateur utilisé pour le ravitaillement des aéronefs, et ce bec est destiné à être utilisé avec un bec de ravitaillement d'aéronefs militaires D-1 identifié par la référence Mil-N5877 C. 25 Le corps 10 d'adaptateur a une configuration tubulaire et comporte un passage 12 qui recoupe une première extrémité sur laquelle sont formées des saillies 14 de raccordement de type à baïonnette, destinées à la fixation de l'adaptateur sur un bec normalisé de ravitaillement D-1. 30 L'autre extrémité du corps de l'adaptateur a plusieurs doigts articulés 16 montés afin qu'ils puissent pivoter entre des positions radialement en retrait telles que représentées sur la figure 1 et une position dépassant vers l'intérieur sous la commande d'un manchon 18 de 35 manoeuvre rappelé vers la gauche par un ressort 20 de compression Le manchon 18 peut être déplacé manuellement vers la droite, avec retrait et libération des doigts 16, et, dans les conditions de fonctionnement, le ressort 20 déplace axialement le manchon vers la gauche et déplace les doigts vers l'intérieur par effet de came si bien que l'adaptateur peut être bloqué sur une entrée de car5 burant d'un aéronef, non représenté A l'extérieur, l'adaptateur a plusieurs boutons 22 qui dépassent radialement et qui permettent sa fixa-tion rapide au bec de ravitaillement Lorsque le corps 10 de l'adaptateur est fixé sur une entrée de ravitaillement d'aéronefs, l'entrée 10 cylindrique se loge dans la partie cylindrique 24 et elle y coopère de façon étanche par l'intermédiaire d'un joint torique 26. Le passage 12 est fermé de manière étanche près de l'extrémité droite par un bouchon 28 qui a un 15 joint torique 30 qui est au contact du siège radial 32, et un ressort 34 de compression repousse le bouchon vers la droite afin qu'il soit normalement au contact du joint et du siège et empêche la pénétration des matières étrangères dans le passage du corps Le bouchon a plusieurs 20 canaux 36 par lesquels du fluide peut s'écouler lorsque le bouchon est déplacé vers la gauche depuis la position représentée sur la figure 1. Le bouchon 28 a un moyeu 38 de configuration tubulaire et un axe diamétral 40 est disposé transversa25 lement-à la cavité formée par le moyeu. Un organe 42 constituant un noyau formant siège de soupape est positionné au centre dans le passage 12 et il est maintenu dans celui-ci par le bouchon 28 L'organe 42 a une fente allongée 44 pour le passage de l'axe 30 40, et un ressort 46 de compression placé entre le bouchon 28 et la saillie annulaire radiale 48 repousse l'organe 42 vers la gauche dans les conditions normales, maintenant ainsi l'axe 40 contre l'extrémité droite de la fente 44 afin que l'organe soit supporté dans le passage L'or35 gane 42 a un col allongé 50 sur lequel est vissée une tête 52, et la saillie radiale 48 a un siège élastomère annulaire 54 de soupape et une surface radiale 56 d'étanchéité. La régulation de pression est assuree par l'obturateur tubulaire 58 qui est mobile axialement et qui est maintenu dans le passage 12 dans l'alignement radial du col 50 Le diamètre interne de l'obturateur est suffis5 samment grand par rapport au col pour qu'il ne limite pas notablement l'écoulement du fluide dans le corps de l'adaptateur, et l'obturateur a une extrémite externe 60 qui a une surface 62 d'étancheéite formée par un alésage alors que l'extrémite interne 64 a une configuration 10 qui lui permet la coopération étanche avec le siège 54, aligné axialement et délimite sur la saillie 48 du noyau. L'obturateur 58, vers l'extérieur, a un diamètre maximal à proximité de l'extrémité externe 60 et un joint 15 à lèvre annulaire 66 y est logé afin qu'il assure la coopération étanche de l'obturateur avec le passage 12 du corps, et ce passage a une face cylindrique de plus petit diamètre dans laquelle le joint 68 est disposé et coopère de façon étanche avec la surface externe de l'obturateur 58. 20 La configuration de l'obturateur est telle que celui-ci délimite une chambre annulaire 70 entre les joints 66 et 68, cette chambre étant reliée à l'atmosphère en 72, un ressort 74 de compression exerçant une force de rappel sur l'obturateur 58, vers la gauche sur 25 la figure 1. Les éléments de l'adaptateur, à leur état normal non fixé, sont tels que représentés sur la figure 1. Le bouchon 28 est au contact du siège 32 du corps sous l'action du ressort 34 et empêche l'entrée des matières étrangères à l'extrémité 3 de l'adaptateur, alors que le ressort 74 repousse l'obturateur 58 vers la gauche, mettant en contact la surface 62 de l'obturateur avec la tête 52 qui ferme l'extrémité gauche de l'adaptateur et empêche ainsi l'entrée de matières étrangeres. Lorsque le corps de l'adaptateur a été fixé à un bec 76 de ravitaillement de type normalisé D-1 à l'aide des saillies 14, le croisillon 78 du bec déplace le bouchon 28 vers la gauche et le sépare du siège 32, si bien que le noyau 42 se déplace vers la gauche (figure 2) car il est positionne axialement dans le corps par le bouchon. Une bague élastique 80 montée dans le passage 12 du corps 5 empêche le déplacement de l'obturateur 58 vers le gauche et le déplacement vers la gauche du noyau 42 (sur la figure 2) sépare l'obturateur de la tête 52 et, comme les canaux 36 du bouchon sont maintenant en communication avec le bec de ravitaillement, le fluide peut s'écouler 10 dans l'adaptateur dès que celui-ci est fixé à l'entrée d'alimentation en carburant par les doigts 16 et dès que l'obturateur du bec D-1 à été ouvert. Lorsque le fluide s'écoule dans le passage 12, la pression dans l'adaptateur s'exerce sur l'extrémité 15 gauche 60 de l'obturateur 58 et s'exerce sur l'extrémité droite 64 de cet obturateur Comme les surfaces efficaces d'application de pression ne sont pas les mêmes aux deux extrémités, la surface se trouvant à l'extrémité 60 est supérieure à celle qui se trouve à l'extrémité droite 64, 20 la pression interne du fluide dans le passage a tendance à repousser l'obturateur vers la droite, vers le siège 48 Le rapport des surfaces efficaces et la force de rappel du ressort 74 sont déterminés préalablement de manière que l'espace de travail compris entre l'extrémité 25 64 et le siège 54 maintienne la pression voulue du fluide dans l'adaptateur et, lorsque la pression est réduite, l'obturateur se déplace vers la gauche, augmentant ainsi le débit volumique et la pression interne, l'augmentation de pression interne provoquant un déplacement de l'obtura30 teur vers la droite avec fermeture de l'espace d'obturation et réduction de la pression interne Ainsi, on note que la régulation de pression est totalement automatique. L'obturateur est amorti par une structure d'amortissement incorporée aux différents éléments afin que l'obturateur 58 ne puisse pas "osciller" lors du fonctionnement Sur la figure 1, la structure d'amortissement comporte une chambre 82 formée dans le corps 10 par une surface cylindrique 84, et une bague élastique 86 montée près de l'extrémité 64 de l'obturateur dépasse radialement dans la chambre 82 si bien qu'un faible espace existe entre la périphérie de la bague 86 et la surface 84. 5 Cet espace annulaire délimite un orifice d'amortissement assurant la communication entre la chambre et le fluide à la pression interne si bien que la résistance à l'écoulement par-dessus la bague amortit le déplacement de l'obturateur et assure un fonctionnement régulier de 10 celui-ci pendant la régulation de pression. Lorsque l'adaptateur doit être séparé du bec 76, l'obturateur du bec est d'abord fermé, et l'adaptateur peut alors être tourné à l'aide des boutons 22 afin qu'il soit séparé du bec Après libération, le ressort 34 re15 pousse le bouchon vers la position indiquée sur la figure 1 et, lorsque les doigts 16 ont été retirés de l'entrée de carburant par le manchon 18, les différents éléments reprennent les positions indiquées sur la figure 1, le corps 10 étant fermé de manière étanche à ses deux extré20 mités. Si l'opérateur manoeuvre par inadvertance le manchon 18 afin de séparer l'adaptateur de l'entrée du réservoir de carburant avant fermeture du bec 76, l'adaptateur se ferme automatiquement Cette opération est due 25 au fait qu'un débit élevé de fluide agit sur le bouchon 28 et provoque la compression du ressort 34 si bien que le bouchon est déplacé vers la gauche sur la figure 3 et le noyau 42 se déplace aussi vers la gauche Ce mouvement du bouchon et du noyau s'effectue jusqu'à ce que la surface 30 56 d'étanchéité en saillie soit au contact de la surface annulaire 88 formant siège délimitée dans le passage du corps et, après ce contact, le passage du corps est bouché et empêche tout écoulement de fluide Ce raccordement à "déplacement libre limité" entre le noyau 42 35 et le bouchon 28 dû à la coopération de l'axe 40 et de la fente allongée 44, permet l'obtention des caractéristiques précitées sans contrainte excessive ou sans respect de tolérances précises et, lorsque l'obturateur de ravitaillement du bec principal a été fermé, le ressort 34 ramène le bouchon et le noyau dans la position indiquée sur la figure 1. La description qui précède montre que le régulateur à écoulement axial règle avec précision la pression du fluide sans affecter de façon nuisible les caractéristiques d'écoulement dans l'appareil, et celui-ci constitue aussi un obturateur qui se ferme en cas d'urgence et 10 empêche des pertes accidentelles de carburant. Les figures 4 et 5 représentent une variante de raccord de circuit de fluide, réalisée selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, le raccord a un corps sensiblement cylindrique 90 ayant des extrémités identiques, 15 des saillies 92 du type à baïonnette, dépassant axialement, permettant une fixation rapide du corps à des raccords complémentaires le long d'une canalisation, et des joints annulaires à lèvres 94 à face plate assurent l'étanchéité entre le raccord et les éléments associés du circuit, 20 non représentés Le corps 90 a un passage 96 et un siège 98 d'obturateur est placé au centre dans le passage et est maintenu à demeure à l'intérieur par une structure 100 à croisillon Le siège de l'obturateur comporte un joint élastomère annulaire. Un obturateur tubulaire 102 est placé dans le passage 96 et a une chambre externe 104 logeant un ressort 106 de compression et reliée en 108 à l'atmosphère. Le joint 110 assure la coopération étanche de l'obturateur avec la surface du passage, alors que le joint élastomère 30 112 monté sur le corps assure la coopération étanche de l'obturateur avec la partie de diamètre réduit du passage du corps Comme dans le mode de réalisation précédent, le diamètre de l'obturateur, au niveau du joint 110, est supérieur à son diamètre au niveau du joint 112, 35 si bien que la surface efficace d'application de pression qui est à l'extrémité gauche de l'obturateur est supérieure à celle de l'extrémité droite L'extrémité droite de l'obturateur 102 a une configuration qui délimite un bord annulaire aligné axialement sur le siège 98. Le déplacement de l'obturateur 102 vers la gauche est limité par la bague élastique 114 qui vient 5 au contact de la surface radiale 116 de butée formée sur l'obturateur Cette surface 116 ainsi que le passage et l'obturateur délimitent une chambre 118 d'amortisseur qui contient la bague 114, et l'espace radial séparant le bord interne de la bague de l'obturateur forme un 10 orifice de section limitée permettant l'amortissement du déplacement de l'obturateur pendant le fonctionnement. Lors de l'utilisation, le corps 90 est fixé dans le circuit de fluide voulu, et la mise du passage 96 sous pression assure l'application de la pression du 15 fluide aux deux extrémités de l'obturateur 102 En fonction du rapport des surfaces efficaces d'application de pression des extrémités de l'obturateur et de la force de rappel exercée par le ressort 106, l'obturateur 102 se place automatiquement par rapport au siège 98 afin qu'il assure 20 l'écoulement du fluide dans le corps avec un débit donnant la pression voulue Lorsque la pression augmente, l'obturateur se déplace vers la droite et ferme l'espace compris entre l'obturateur et le siège, alors qu'une réduction de pression permet au ressort 106 de repousse r I 'obtur it cur 25 vers la gauche et d'ouvrir ainsi l'espace de circulation. REVENDICATIONS 1 Régulateur de pression à circulation axiale, caractérisé en ce qu'il comprend un corps annulaire ( 10) ayant un passage axial ( 12) de circulation formé à l'inté5 rieur, un obturateur tubulaire ( 58) supporté dans le passage afin qu'il puisse se déplacer axialement dans celui-ci, dans des sens d'ouverture et de fermeture respectivement,l'obturateur ( 58) ayant une surface externe, une première et une seconde surface d'application de pression, 10 opposées axialement, et une surface annulaire de fermeture ( 64), des joints ( 66, 68) distants axialement et assurant la coopération étanche de la surface externe de l'obturateur avec le passage du corps, un dispositif ( 74) de rappel de l'obturateur dans le sens d'ouverture, la pre15 mière surface efficace ayant une étendue supérieure à celle de la seconde surface efficace et étant opposée au sens de la force appliquée par le dispositif de rappel si bien que la pression du fluide dans le passage tend à déplacer l'obturateur dans le sens de fermeture, et un 20 siège ( 54) formé dans le corps dans l'alignement axial de la surface de fermeture ( 64) et destiné à coopérer avec cette surface lorsque l'obturateur se déplace au maximum dans le sens de fermeture. 2 Régulateur selon la revendication 1, caracte25 risé en ce que la seconde surface efficace d'application de pression est une extrémité de l'obturateur tubulaire ( 58). 3 Régulateur selon la revendication 2, caracterisé en ce que la surface de fermeture est délimitée 30 sur cette extrémité de l'obturateur tubulaire ( 58). 4 Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre annulaire ( 70) délimitée autour de l'obturateur tubulaire ( 58) et délimitée en partie par la surface externe de l'obturateur, le 35 dispositif de rappel comprenant un ressort de compression ( 74) placé dans la chambre et un passage évent ( 72) forme dans le corps et communiquant avec ladite chambre ( 70) afin qu'il relie cette chambre à l'atmosphère. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un croisillon placé dans le passage du corps, le siège ( 54) étant formé sur le croisillon, un dispositif assurant le montage du croisillon 5 dans le corps afin qu'il puisse s'y déplacer axialement, un ressort ( 34) placé dans le corps repoussant axialement le croisillon dans le sens opposé au sens d'écoulement dans ledit passage, un dispositif ( 28) résistant à l'écoulement étant placé dans le passage et étant raccordé 10 au croisillon afin qu'il soit exposé au fluide qui circule dans le passage, un second siège ( 88) étant délimité sur le corps, concentriquement au croisillon et à distance axiale de celui-ci, une surface ( 56) d'obturation étant formée sur le croisillon et étant destinée à coopérer 15 avec le second siège ( 88) lorsque le dispositif qui présente une résistance à l'écoulement déplace axialement le croisillon dans le sens d'écoulement du fluide du fait d'un débit de fluide suffisant pour que la force de rappel du ressortsoit dépassée. 6 Régulateur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un premier amortisseur délimité sur l'obturateur tubulaire ( 58) et associé à un second amortisseur formé sur le corps ( 10) et amortissant les déplacements de l'obturateur tubulaire dans le corps. 25 7 Régulateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier et le second amortisseur comprennent une chambre ( 82) de volume qui varie lorsque l'obturateur tubulaire ( 58) se déplace en translation dans le passage ( 12), et en communication avec ce passage, et 30 un dispositif ( 86) de réglage de débit qui limite le débit vers la chambre lorsque celle-ci a un volume qui varie.